python 面向对象进阶之魔术方法

前言

相信很多使用 python 的小伙伴都有一个困惑，在看一些库的源码时，发现源码中有很多 __XX__(双下划线开头，双下划线结尾)的方法。比如我们在定义类时，经常用到的初始化方法 __init__，在 python 中像 __init __ 这类双下划线开头和结尾的方法，我们把它统称为魔术方法(也有叫魔法方法和特殊方法的)。 今天就专门和大家一起来聊聊 python 中的魔术方法，首先我们来看看魔术方法有哪些特征。

• 魔术方法的特征：

  • 魔术方法都是双下划线开头，双下划线结尾的方法

  • 魔术方法都是 python 内部事先定义的，是对象相关行为的底层实现方法

  • 魔术方法都是在特定的情况下自动化触发的，一般不会直接去调用。

接下来我们一起看看 python 中场景的一些魔术方法。

1、__new__ 方法

相信大多的程序员，都听说过 new一个对象 这句话（如下图），

在很多的编程语言中创建对象都是使用的 new 来创建的，那么在咱们 python 中呢？其实也有一个 new，它是一个魔术方法，接下来我们一起来看看。

• 问题：python 创建一个对象的时候，调用的第一个方法是什么？

  很多小伙伴会说是 __init__，其实不然，正确答案是：__new__ 方法

• 问题：那么这个 __new__ 方法呢，它有什么作用？又在什么时候会调用呢？

• 案例：

  接下来我们一起来看看下面这案例段代码：

   

  class Test(object): def __init__(self): print('-------init------方法') def __new__(cls, *args, **kwargs): print('------new方法-------') t = Test() print(t) 

  • 运行上面的代码，发现 __new__ 执行了，__init__ 没有执行，创建出来的对象变成了 None

• 为什么会出现这样的情况呢？

  原因是我们重写了父类 object 中的 __new__ 方法，当我们没有自定义 __new__ 方法时，默认继承了 object 的 __new__ 方法，我们使用类创建对象时，底层会自动调用这个方法来完成对象的创建。那么我们自己定义了这个方法之后呢？方法中没没有创建对象，也没有返回对象，所以最终创建的对象打印为 None，而 __init__ 方法是一个实例方法，是创建对象之后用来初始化对象的，但是 new 方法中并没有创建出来对象，所以 __init__ 方法也没有执行。 __new__ 一般情况下我们都不会自己去重定义，只有在有特定的需求时才会去用，比如要修改或者控制类创建对象行为时，如实现单例类等等。

2、上下文管理器

相信很多小伙伴都用过 python 中的 with，也都指定可以同它来操作文件，文件会自动关闭。那么大家有没有思考过一个问题，为什么 with 打开文件为何会自动关闭？

• 问题： with 打开文件为何会自动关闭？

  其实 with 操作文件不需要关闭的原因是，因为 with 启动的文件操作的上下文管理器协议。

• 什么上下文管理器协议？

  所谓的上下文管理器协议，是由两个魔术方法实现的。在 python 中只要任意一个类中实现了 __enter__ 和 __exit__ 这两个方法，那么这个类就实现了上下文管理器协议，这个类的对象就可以使用 with 来进行操作。

• object.__enter__(self)

  使用 with 操作实现上下文管理器协议的对象时，则会自动调用这个对象的 __enter__ 方法，with 语句将该方法非返回赋值给到 as 后面的变量。

• object.__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)

   

  exc_type : # 异常类型 exc_val : # 异常值 exc_tb : # 异常回溯追踪 

  当 with 中的代码执行完毕之后，会自动调用 __exit__ 方法退出上下文管理器。如果该上下文退出时没有异常，三个参数都将为None。如果提供了一个异常，并且该方法希望抑制该异常（即防止它被传播），它应该返回一个真值。否则，在退出此方法后，异常将被正常处理。注意__exit__()方法不应该重新抛出传递进去的异常；这是调用者的责任。

案例

手动实现操作文件的上下文管理器

 

class OpenFile(object): '''手动实现文件操作的上下文''' def __init__(self,filename,method): #初始化打开文件 self.file = open(filename,method) def __enter__(self): #启动上下文时，将打开的对象返回出去 return self.file def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): #退出上下文时，将文件关闭 self.file.close() with OpenFile('python.txt','w') as f: f.write('hello') 

3、__call__ 方法

• 问题：python 中万物皆对象，函数也是对象，为什么函数可以调用，而其他的对象不行？

• 需求：如果想让类创建出来的对象，可以像函数一样被调用可以实现吗？

  • 我们只需要再类里面定义魔术方法 __call__ 方法即可实现，__call__ 中可以定义对象调用的逻辑

 

class Test(object): def __call__(self): print('触发了call方法') t = Test() t() 

4、__str__ 方法

• 问题思考：交互环境下 print 打印的内容和和直接输入变量，返回的内容不一样这是为什么？

  • 使用 print 打印的时候触发的是 __str__ 方法，

• 注意点：

  • 重写 `str，必须要记得写 return。

  • return 返回的必须是一个字符串对象。

• 代码演示：

 

class Test(object): def __init__(self,name): self.name = name def __str__(self): return '触发了str方法' 

• python 的内置函数 str

  • 内置函数 str 转换一个对象时，触发对象对应 __str__ 的方法。

  • 内置函数 format 处理对象是，触发对象对应 __str__ 的方法。

5、算术运算的实现

• 思考问题： python 中不仅数值之间能相加，字符串和列表，元祖之间也能进行，这是怎么实现的？

  • 同类型对象之间使用 + 号的时候，实际上是触发了 __add__ 魔术方法。

小案例验证

 

class Test(object): def __init__(self,name,age): self.name = name self.age = name def __add__(self, other): print('对象之间使用了+号') return self.age+other.age xiaoming = Test('小明',18) laowang = Test('老王',48) print(xiaoming+laowang) 

• 问题二：数值之间能用-进行运算，字符型、列表元祖为什么不行？

  其实也是魔术方法来实现的，python 的 int 类中实现了 __sub__ 方法，字符串，列表等数据类型没有，所有的算术运算底层都是调用相应的魔术方法来实现的。

• 其他算术运算符对应的魔术方法：

 

__add__(self, other) 定义加法的行为：+ __sub__(self, other) 定义减法的行为：- __mul__(self, other) 定义乘法的行为：* __truediv__(self, other) 定义真除法的行为：/ __floordiv__(self, other) 定义整数除法的行为：// __mod__(self, other) 定义取余算法的行为：% 

关于 python 中的魔术方法就暂时给大家介绍到这里，更多的魔术方法，大家可以自行扩展学习：

更多的魔术方法参考地址：https://www.cnblogs.com/nmb-musen/p/10861536.html