【进阶Python】第四讲:类的特殊方法(下篇)

简介: 在Python中,通过类的特殊方法可以给类添加上运算法、字符串、函数调用、迭代器等众多功能,让Python面向对象编程变的更加丰富。前文介绍了一些比较常用的特殊方法,Python中的特殊方法远不止这些,本文介绍剩余的一些特殊方法。当然,由于篇幅有限,不可能面面俱到的把每一个方法都详细的介绍,因此,本文会按功能对剩余的特殊方法进行分类,从每类中挑选个别的进行编码讲解。

前言

特殊方法是为我们定义的类添加上某些特殊功能的方法,上一讲分组讲解了Python的几对特殊方法(或者成为魔术方法),分别是,

  • __new__与__init__
  • __enter__与__exit__
  • __str__与__repr__
  • __setattr__、__getattr__
  • __getattribute__、__delattr__

这些都是相对较为常用的。Python中类的特殊方法远不止这些,其中还有一些不太常用,或者在某些特定场景下用到的特殊方法。

本讲会按照功能对剩余的特殊方法进行分类,不再详细的把每个特殊方法的使用都展开阐述,会着重的从每种功能中挑选出具有代表性的特殊方法进行实现、详细讲解。

函数调用

假如我们定义一个用于算数运算的类,

class Operation(object):
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    def add(self):
        print("The result is {}".format(self.x + self.y))
opt = Operation(2, 2)
opt.add()
# 输出
The result is 4

从这段代码可以看出 ,这是我们一贯使用类及类方法的方式,实例化--调用,其实Python提供有特殊方法__call__能够让类的调用像调用函数的方式一样。

这句话听着似乎很绕口,具体什么含义呢?用一段代码来说明,

class Operation(object):
    def __init__(self):
        self.x = None
        self.y = None
    def add(self):
        print("The result is {}".format(self.x + self.y))
    def __call__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
        self.add()
opt = Operation()
opt(3, 3)
# 输出
The result is 6

当我们给类添加特殊方法__call__后,我们可以直接使用实例名(opt)来调用类的方法,就不用在用instance.method的方法去调用。换句话说就是,当我们定义__call__后,我们使用实例名进行调用时,它会首先进入__call__方法,执行__call__中的程序。

容器与序列

容器和序列分别涉及2个特殊方法:__contains____len__

从__len__名称就可以看出它的功能,给类添加一个获取序列长度的功能,所以这里着重讲解一下容器,顺带讲解一下__len__。

我们在条件语句中经常会用到这样的语句if … inif … not in,其中__contains__就可以给类添加这样一个功能,可以通过if … inif … not in来调用类的实例,以一段代码来举例,

class Contain(object):
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def __contains__(self, x):
        return x in self.data
    def __len__(self):
        return len(self.data)
contain = Contain([2,3,4,5])
if 2 in contain:
    print("222222")
if 6 not in contain:
    print("666666")
len(contain)
# 输出
222222
666666
4

从代码中可以看出,当我们调用if 2 in contain时会调用__contains__这个特殊方法,通过方法中的语句返回一个布尔型的值。此外,可以看到代码中有这样一句调用len(contain),它就是前面提到的特殊方法__len__的功能,它可以给类添加一个获取序列长度的功能,当使用len(instance)时会调用__len__方法中的程序。

算数运算

用于实现算数运算的有以下类的特殊方法的有以下几个,

运算 代码 特殊方法
加法 a + b __add__
减法 a - b __sub__
乘法 a * b __mul__
除法 a / b __truediv__
向下取整除法 a // b __floordiv__
取余 a % b __mod__

以一段代码举例说明加法与乘法的使用,

class Operation(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    def __add__(self, other):
        return Operation(self.value + other.value)
    def __mul__(self, other):
        return Operation(self.value * other.value)
    def __str__(self):
        return "the value if {}".format(self.value)
a = Operation(3)
b = Operation(5)
print(a + b)
print(a * b)
# 输出
the value if 8
the value if 15

同理,其他几种算法运算的使用方法同加法、乘法相同。

比较运算

类的特殊方法不仅提供了算术运算,还提供了比较运算的特殊方法,它们分别是,

运算 代码 特殊方法
等于 a == b __eq__
不等 a != b __ne__
大于 a > b __gt__
小于 a < b __lt__
大于等于 a >= b __ge__
小于等于 a <= b __le__

以一段代码解释比较运算符的使用,

class Cmp(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    def __eq__(self, other):
        return self.value == other.value
    def __gt__(self, other):
        return self.value > other.value
a = Cmp(3)
b = Cmp(3)
a == b
# 输出
True

可以看出,比较运算和算术运算的使用非常相似。

字典功能

我们可以通过如下几个特殊方法为类添加如同字典一样的功能,

运算 代码 特殊方法
取值 x[key] __setitem__
设置值 x[key]=value __getitem__
删除值 del x[key] __delitem__

下面以一段代码举例说明,

class Dictionaries(object):
    def __setitem__(self, key, value):
        self.__dict__[key] = value
    def __getitem__(self, key):
        return self.__dict__[key]
    def __delitem__(self, key):
        del self.__dict__[key]
diction = Dictionaries()
diction["one"] = 1
diction["two"] = 2
diction["three"] = 3
diction['three']
del diction['three']
diction['three']
# 输出
3
---------------------------------------------------------------------------
KeyError                                  Traceback (most recent call last)
<ipython-input-57-dfe1a566046b> in <module>()
----> 1 diction['three']
<ipython-input-55-21dcfd1e91cb> in __getitem__(self, key)
      4 
      5     def __getitem__(self, key):
----> 6         return self.__dict__[key]
      7 
      8     def __delitem__(self, key):
KeyError: 'three'

可以看出,当删除键值为three的值之后再次去获取会报错。

其他

除了上述提到的特殊方法之后,Python还有很多特殊方法,这里不一一举例说明,下面列举出这些特殊方法以及它们的功能和使用方法,如果感兴趣的可以对应的去查找文档学习。

运算 代码 特殊方法
类析构函数 del instant __del__
格式化字符串 format(x, format_spec) __format__
遍历迭代器 iter(list) __iter__
取迭代器下一个值 next(list) __next__
列出类的所有属性和方法 dir(instance) __dir__
自定义散列值 hash(instance) __hash__
自定义拷贝 copy.copy(instance) __copy__
自定义深层拷贝 copy.deepcopy(instance) __deepcopy__
上下文环境布尔值 if instance: __bool__

当然,除了这些,Python还有其他的特殊方法,例如逻辑运算、按位运算等,感兴趣的可以参考官方文档仔细学习一下,本文仅列举一些相对常用的一些特殊方法。

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