22. 定制类

__slots__

正常情况下，当我们定义了一个class，创建了一个class的实例后，我们可以给该实例绑定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。但是，如果我们想要限制实例的属性怎么办？

• 为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性：

class Student(object):
	__slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称

@property

• 为了实现既能检查参数，又可以用类似属性这样简单的方式来访问类的变量；Python内置的@property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用的：

__str__

我们先定义一个Student类，打印一个实例：

>>> class Student(object):
... 	def __init__(self, name):
... 		self.name = name
...
>>> print(Student('Michael'))
<__main__.Student object at 0x109afb190>

打印出一堆<__main__.Student object at 0x109afb190>，不好看。只需要定义好__str__()方法，返回一个好看的字符串。

>>> class Student(object):
... 	def __init__(self, name):
... 		self.name = name
... 	def __str__(self):
... 		return 'Student object (name: %s)' % self.name
...
>>> print(Student('Michael'))
Student object (name: Michael)

__repr__

但直接敲变量不用print，打印出来的实例还是不好看：

>>> s = Student('Michael')
>>> s
<__main__.Student object at 0x109afb310>

这是因为直接显示变量调用的不是__str__()，而是__repr__()，两者的区别是__str__()返回用户看到的字符串，而__repr__()返回程序开发者看到的字符串，也就是说，__repr__()是为调试服务的。

解决办法是再定义一个__repr__()。但是通常__str__()和__repr__()代码都是一样。

class Student(object):
	def __init__(self, name):
		self.name = name
	def __str__(self):
		return 'Student object (name=%s)' % self.name
	__repr__ = __str__

__iter__

如果一个类想被用于for ... in循环，类似list或tuple那样，就必须实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，然后，Python的for循环就会不断调用该迭代对象的__next__()方法拿到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。

class Fib(object):
	def __init__(self):
		self.a, self.b = 0, 1 # 初始化两个计数器a，b
	def __iter__(self):
		return self # 实例本身就是迭代对象，故返回自己
	def __next__(self):
		self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值
		if self.a > 100000: # 退出循环的条件
			raise StopIteration();
		return self.a # 返回下一个值

__getitem__

Fib实例虽然能作用于for循环，看起来和list有点像，但是，把它当成list来使用还是不行，比如，取第5个元素：

>>> Fib()[5]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'Fib' object does not support indexing

要表现得像list那样按照下标取出元素，需要实现__getitem__()方法：

class Fib(object):
	def __getitem__(self, n):
		a, b = 1, 1
		for x in range(n):
			a, b = b, a + b
		return a

但是list有个神奇的切片方法，对于Fib却报错。原因是__getitem__()传入的参数可能是一个int，也可能是一个切片对象slice，所以要做判断：

class Fib(object):
	def __getitem__(self, n):
		if isinstance(n, int): # n是索引
			a, b = 1, 1
			for x in range(n):
				a, b = b, a + b
			return a
		if isinstance(n, slice): # n是切片
			start = n.start
			stop = n.stop
			if start is None:
				start = 0
			a, b = 1, 1
			L = []
			for x in range(stop):
				if x >= start:
					L.append(a)
			a, b = b, a + b
			return L

此外，如果把对象看成dict，__getitem__()的参数也可能是一个可以作key的object，例如str。
与之对应的是__setitem__()方法，把对象视作list或dict来对集合赋值。最后，还有一个__delitem__()方法，用于删除某个元素。

总之，通过上面的方法，我们自己定义的类表现得和Python自带的list、tuple、dict没什么区别，这完全归功于动态语言的“鸭子类型”，不需要强制继承某个接口。

__getattr__

正常情况下，当我们调用类的方法或属性时，如果不存在，就会报错。

要避免这个错误，除了可以加上一个score属性外，Python还有另一个机制，那就是写一个__getattr__()方法，动态返回一个属性。

class Student(object):
	def __init__(self):
		self.name = 'Michael'
	def __getattr__(self, attr):
		if attr=='score':
			return 99	
   
>>> s = Student()
>>> s.name
'Michael'
>>> s.score
99

当调用不存在的属性时，比如score，Python解释器会试图调用__getattr__(self, 'score')来尝试获得属性，这样，我们就有机会返回score的值。

返回函数也是完全可以的：

class Student(object):
	def __getattr__(self, attr):
		if attr=='age':
			return lambda: 25

只是调用方式要变为：

>>> s.age()
25

注意，只有在没有找到属性的情况下，才调用__getattr__，已有的属性，比如name，不会在__getattr__中查找。此外，注意到任意调用如s.abc都会返回None，这是因为我们定义的__getattr__默认返回就是None。

__call__

一个对象实例可以有自己的属性和方法，能不能直接在实例本身上调用呢?

任何类，只需要定义一个__call__()方法，就可以直接对实例进行调用。

class Student(object):
	def __init__(self, name):
		self.name = name
	def __call__(self):
		print('My name is %s.' % self.name)

调用方式如下：

>>> s = Student('Michael')
>>> s() # self参数不要传入
My name is Michael.

__call__()还可以定义参数。对实例进行直接调用就好比对一个函数进行调用一样，所以你完全可以把对象看成函数，把函数看成对象，因为这两者之间本来就没啥根本的区别。

那么，怎么判断一个变量是对象还是函数呢？其实，更多的时候，我们需要判断一个对象是否能被调用，能被调用的对象就是一个Callable对象，比如函数和我们上面定义的带有__call__()的类实例：

>>> callable(Student())
True
>>> callable(max)
True
>>> callable([1, 2, 3])
False
>>> callable(None)
False
>>> callable('str')
False