在 Python 中类有特殊方法名、属性名，这些名称的前后面都加有双下划线，可以重写这些方法或直接使用这些方法来实现特殊的功能。比如常见的构造方法 __init__ 就可重写来实现自己的初始化逻辑。
Python 类中的特殊方法、特殊属性有些需要开发者重写，有些可以直接调用，掌握这些常见的特殊方法、特殊属性是非常重要的。
一、 常见的特殊方法
下面的常见特殊方法对于 Python 类非常有用。
1、 重写 __repr__ 方法
__repr__() 是 Python 类中的一个特殊方法，由 object 类提供。由于所有的 Python 类都是 object 类的子类，因此所有的Python 对象都具有 __repr__() 方法。
__repr__() 这个特殊的方法是一个“自我描述”的方法，常用于实现这样功能：当程序直接打印该对象时，系统将会输出该对象的“自我描述”信息，用来告诉外界该对象具有的状态信息。
object 类提供的 __repr__() 方法返回的是该对象实现类的 “类名 + object at + 内存地址” 值，这个值并不能真正实现“自我描述”功能，因此，如果需要自定义类能实现“自我描述”的功能，就需要重写 __repr__() 方法。例如下面这段代码中的 Item 类，默认是继承 object 类，没有重写 __repr__() 方法，看看运行结果会是什么样。代码如下：
class Item:
"""没有重写 __repr__() 方法的类"""
def __init__(self, name, price):
self.name = name
self.price = price
im = Item('apple', 5.8) # 创建一个 Item 对象，赋值给 im 变量
# 两次打印 im 所引用的 Item 对象
print(im)
print(im.__repr__())
运行结果如下所示：
<__main__.Item object at 0x00000258C7F6F320>
<__main__.Item object at 0x00000258C7F6F320>
从运行结果的输出可知，打印 Item 类的 im 对象时，实际输出的是 __repr__() 这个方法的返回值，所以要将某个对象与其它字符串拼接时，可以这样拼接im对象 im.__repr__() + "stark"。现在重写 __repr__() 方法实现按照“自我描述”的功能返回，例如下面的 Apple 类代码所示，代码如下：
class Apple:
"""重写 __repr__() 方法的类"""
def __init__(self, color, weight):
self.color = color
self.weight = weight
def __repr__(self):
"""重写 __repr__() 方法，用于实现 Apple 对象的 自我描述 """
return "Apple[color=%s, weight=%s]" % (self.color, self.weight)
a = Apple("红色", 5.99)
print(a) # 打印 a 对象
print(a.__repr__())
运行结果如下所示：
Apple[color=红色, weight=5.99]
Apple[color=红色, weight=5.99]
从运行结果可知，重写 __repr__() 方法后返回了预期的结果。通常重写 __repr__() 方法可返回下面格式的字符串：
类名[field1=value1, field2=value2, ...]
2、 析构方法：__del__
与 __init__() 方法对应的是 __del__() 方法，该方法用于销毁 Python 对象，在任何 Python 对象将要被系统回收之时，系统都会自动调用该对象的 __del__() 方法。
当程序不再需要一个 Python 对象时，系统必须把对象所占用的内存空间释放出来，这个过程被称为垃圾回收（GC，Garbage Collector），Python 自动回收所有对象所占用的内存空间。自动回收内存空间采用的是引用计数（ARC）方式，当程序中有一个变量引用对象时，该对象的引用计数为1，有两个变量引用该对象时，该对象的引用计数为2 ··· 以此类推，如果一个对象的引用计数为0，则说明程序中不再有变量引用该对象，表明程序不再需要该对象，因此 Python 就会回收该对象。
引用计数（ARC）方式多数情况下都能准确、高效的回收系统中的每个对象，例外情况是循环引用，如对象a持有一个实例变量引用对象b，而对象b又持有一个实例变量引用对象a，此时两个对象的引用计数都是1，此时需要专门的循环垃圾回收器（Cyclie Garbage Collector）来检测并回收这种引用循环。
当一个对象被垃圾回收时，Python 会自动调用调用该对象的 __del__ 方法。对一个变量执行 del 操作，该变量所引用的对象不一定会被回收，只有当对象的引用计数变成 0 时，该对象才会被回收。当一个对象有多个变量引用时，对其中一个变量使用 del 时不会回收该对象。代码实例如下：
class Item:
def __init__(self, name, price):
self.name = name
self.price = price
# 定义析构函数
def __del__(self):
print("del 删除对象")
im = Item('apple', 5.8) # 创建一个 Item 对象，赋值给 im 变量
x = im
# 打印 im 所引用的 Item 对象
del im
print("-" * 20)
运行结果如下所示：
--------------------
del 删除对象
这里在 Item 类中重写了 __del__() 方法，当系统将要回收 Item 时，系统会自动调用 Item 对象的 __del__() 方法。从输出可知，在执行 del im 删除 im 对象时，由于还有变量引用该 Item 对象，因此程序并不会回收 Item 对象，只有等到程序执行将要结束时（系统必须回收所有对象），系统才会回收 Item 对象。如果将 x = im 这行注释掉的话，则程序执行 del im 后，程序中不再有任何变量引用 Item 对象，此时系统会立即回收该对象，无须等到程序结束之前。注释掉 x = im 这行的输出结果如下：
del 删除对象
--------------------
要注意的是，如果父类提供有 __del__() 方法，在子类重写 __del__() 方法时必须显式调用父类的 __del__() 方法，这样才能保证合理的回收父类实例的部分属性。
3、 __dir__方法
对象的 __dir__() 方法可将该对象内部的所有属性名和方法名列出。对某个对象执行 dir(object) 函数时，就是将该对象的 __dir__() 方法返回值进行排序，然后包装成列表。示例如下：
class Item:
def __init__(self, name, price):
self.name = name
self.price = price
def foo(self):
pass
im = Item('apple', 5.8) # 创建一个 Item 对象，赋值给 im 变量
print(im.__dir__()) # 返回所有属性（包括方法）组成的列表
print(dir(im)) # 返回所有属性（包括方法）排序之后的列表
运行程序，从输出信息可以看到在程序为对象定义的属性名和方法名，还有大量系统内置的属性和方法，但是没有 __del__ 方法。
4、 __dict__ 属性
__dict__ 属性可查看对象内部存储的所有属性名和属性值组成的字典，在程序中直接使用该属性即可。使用 __dict__ 属性不仅可以查看对象的所有内部状态，也可通过字典语法来访问或修改指定属性的值。示例如下：
class Item:
def __init__(self, name, price):
self.name = name
self.price = price
def foo(self):
pass
im = Item('apple', 5.8) # 创建一个 Item 对象，赋值给 im 变量
print(im.__dict__)
# 通过 __dict__ 访问 name 属性和 price 属性
print(im.__dict__['name'])
print(im.__dict__['price'])
# 修改 name 和 price 属性的值
im.__dict__['name'] = 'pear'
im.__dict__['price'] = 9.99
print(im.name)
print(im.price)
运行程序，输出如下所示：
{'name': 'apple', 'price': 5.8}
apple
5.8
pear
9.99
从输出可知，对象调用 __dict__ 属性即可通过属性名访问属性值，也可修改属性值。直接使用 __dict__ 属性输出的是字典。
5、 __getattr__、__setattr__ 等
在执行对象的访问、设置、删除等属性操作时，会对这个对象执行特定的方法，这些方法有下面几个：
（1）、__getattribute__(self, name): 当程序访问对象的 name 属性时被自动调用。
（2）、__getattr__(self, name): 当程序访问对象的 name 属性且该属性不存在时被自动调用。
（3）、__setattr__(self, name, value): 当程序对对象的 name 属性赋值时被自动调用。
（4）、__delattr__(self, name): 当程序删除对象的 name 属性时被自动调用。
当对象的属性不存在时，程序会委托给上面的 __getattr__、__setattr__、__delattr__方法来实现，因此在程序中可重写这些方法来“合成”属性，示例如下：
1 class Rectangle:
2 def __init__(self, width, height):
3 self.width = width
4 self.height = height
5 def __setattr__(self, key, value):
6 print('----设置%s属性----' % key)
7 if key == 'size':
8 self.width, self.height = value
9 else:
10 self.__dict__[key] = value
11 def __getattr__(self, item):
12 print('----读取%s属性----' % item)
13 if item == 'size':
14 return self.width, self.height
15 else:
16 raise AttributeError
17 def __delattr__(self, item):
18 print('----删除%s属性----' % item)
19 if item == 'size':
20 self.__dict__['width'] = 0
21 self.__dict__['height'] = 0
22
23 rect = Rectangle(3, 4)
24 print(rect.size)
25 rect.size = 5, 6
26 print(rect.width)
27 del rect.size
28 print(rect.size)
29
30 运行程序，输出如下所示：
31 ----设置width属性----
32 ----设置height属性----
33 ----读取size属性----
34 (3, 4)
35 ----设置size属性----
36 ----设置width属性----
37 ----设置height属性----
38 5
39 ----删除size属性----
40 ----读取size属性----
41 (0, 0)
在 Rectangle 类中实现了 __setattr__()和__getattr__()方法，在实现这两个方法时对 size 属性进行了判断，如果程序正在获取 size 属性，__getattr__() 方法将返回 self.width 和 self.height 组成的元组，如果获取其他属性则直接引发 AttributeError 异常；如果程序正在设置 size 属性，则转换为对 self.width、self.height 属性的赋值，如果是对其他属性赋值，则通过对象的__dict__属性进行赋值。
对于 __setattr__()和__getattr__() 方法的一些说明：
（1）、对于 __getattr__() 方法：只处理程序访问指定属性且该属性不存在的情形。比如这里访问 width和height 属性，Rectangle 对象本身包含该属性，因此该方法不会触发。所以重写该方法只需处理需要“合成”的属性（比如size），假如访问的是其他不存在的属性，就会引发 AttributeError 异常。
（2）、对于 __setattr__()方法，当对指定属性赋值时就会触发该方法，所以在程序中对 width、height、size 属性赋值时，该方法都会被触发。所以重写该方法即要对 size 属性赋值的情形，也要处理对 width、height 属性赋值的情形。在对 width、height 属性赋值时，一定不要在 __setattr__() 方法中再次对 width、height 赋值，因为对这两个属性赋值会再次触发 __setattr__() 方法，这样会让程序陷入死循环中。
可以在读取、设置属性之前进行规则限制（或者某种拦截）时，可重写 __setattr__() 或 __getattribute__ 方法来实现。示例如下：
1 class User:
2 def __init__(self, name, age):
3 self.name = name
4 self.age = age
5 # 重写 __setattr__() 方法对设置的属性值进行检查
6 def __setattr__(self, key, value):
7 # 如果正在设置 name 属性
8 if key == 'name':
9 if 2 < len(value) <= 8:
10 self.__dict__['name'] = value
11 else:
12 raise ValueError('name 的长度必须在 2~8 之间')
13 elif key == 'age':
14 if 10 < value < 60:
15 self.__dict__['age'] = value
16 else:
17 raise ValueError('age 值必须在 10~60 之间')
18
19 u = User('michael', 24)
20 print(u.name, u.age, sep=":") # 输出：michael:24
21 u.name = 'me' # 引发异常
22 u.age = 2 # 引发异常
上面的 User 类只重写了 __setattr__() 方法，并且对 name、age 属性设置的属性值进行了限制。上面代码中最后两行设置的属性值不符合条件，所以会引发 ValueError 异常。
二、 与反射相关的属性和方法
程序在运行时要动态判断是否包含某个属性（包括方法），甚至要动态设置某个属性值时，可通过反射支持来实现。
1、 动态操作属性
动态检查对象是否包含某些属性（包括方法）相关的函数有下面3个：
（1）、hasattr(obj, name): 检查 obj 对象是否包含名为 name 的属性或方法。
（2）、getattr(object, name[, default]): 获取 object 对象中名为 name 属性的属性值，未获取到则返回 default。
（3）、setattr(obj, name, value, /): 将 obj 对象的 name 属性设为 value。
关于这3个函数的用法示例如下：
1 class Comment:
2 def __init__(self, detail, view_times):
3 self.detail = detail
4 self.view_times = view_times
5
6 def info(self):
7 print("一条简单的评论内容是%s" % self.detail)
8
9 c = Comment('Python 很强大', 1024)
10 # 使用 hasattr 判断是否包含指定的属性或方法
11 print(hasattr(c, 'detail')) # 输出：True
12 print(hasattr(c, 'view_times')) # 输出：True
13 print(hasattr(c, 'info')) # 输出：True
14
15 # 获取指定属性的属性值
16 print(getattr(c, 'detail')) # 输出：Python 很强大
17 print(getattr(c, 'view_times')) # 输出：1024
18
19 # getattr 不能获取方法的属性，所以下面代码提示错误
20 # print(getattr(c, info, '默认值')) # 提示：NameError: name 'info' is not defined
21 # 但是对方法用字符串表示时，getattr 获取到的是这个方法
22 print(getattr(c, 'info', '默认值')) # 输出：<bound method Comment.info of <__main__.Comment object at 0x000001E1E580F908>>
23
24 # 为指定属性设置属性值
25 setattr(c, 'detail', 'java 同样很强大')
26 setattr(c, 'view_times', 2048)
27
28 # 输出重新设置后的属性值
29 print(c.detail) # java 同样很强大
30 print(c.view_times) # 2048
31
32 运行程序输出如下：
33 True
34 True
35 True
36 Python 很强大
37 1024
38 <bound method Comment.info of <__main__.Comment object at 0x000001F5932BF9B0>>
39 java 同样很强大
40 2048
从输出可知 hasattr() 函数可以判断属性，也可判断方法，getattr() 获取的是属性的值，当对获取方法的属性值时返回的是方法的内存对象。setattr() 可以改变对象的属性值，如果对象的属性不存在时，就会为该对象添加属性。例如下面两行代码所示：
# 设置的属性在对象中不存时，就为对象添加属性
setattr(c, 'test', '新增测试属性')
print(getattr(c, 'test')) # 新增测试属性
setattr()函数可以为对象添加方法，新添加的方法是未绑定方法，所以在定义方法时不能定义 self 参数，否则需要显式为参数传入参数值，系统不会自动为该参数绑定参数值。例如下面代码将 Comment 对象的 info() 方法设置为 bar() 函数，并且调用 info() 方法，示例如下：
def bar():
print("测试为对象动态添加方法")
# 将对象 c 的 info 方法设置为 bar 函数
setattr(c, 'info', bar)
c.info() # 这里实际执行的就是 bar() 函数
setattr()函数还可将 info() 方法设置成普通值，这样将会把 info 变成一个属性，而不是方法，示例如下：
# 将对象 c 的 info 方法设置为字符串 python
setattr(c, 'info', 'python')
c.info() # 调用报错：TypeError: 'str' object is not callable
2、 __call__属性
hasattr()函数可判断指定的属性或方法是否存在，还可进一步对属性或方法进行判断，判断它是否可调用。通过判断该属性或方法是否包含 __call__ 属性来确定它是否可调用。示例如下：
class User:
def __init__(self, name, passwd):
self.name = name
self.passwd = passwd
def validLogin(self):
print("验证%s的登录" % self.name)
u = User('michael', 'abcdefg')
# 判断 u.name 是否包含 __call__ 方法，即判断它是否可调用
print(hasattr(u.name, '__call__')) # 输出：False
# 判断 u.passwd 是否包含 __call__ 方法，即判断它是否可调用
print(hasattr(u.passwd, '__call__')) # 输出：False
# 判断 u.validLogin 是否包含 __call__ 方法，即判断它是否可调用
print(hasattr(u.validLogin, '__call__')) # 输出：True
上面代码中判断了 User 对象的 name、passwd、validLogin 是否包含 __call__ 方法，如果有这个方法就表明它是可调用的，否则就不可调用。从输出可知，validLogin() 方法是可调用的，因此可判断出它包含有 __call__ 方法。
实际上，一个函数或对象是否能执行，关键在于是否有 __call__() 方法。比如函数调用 foo(x, y, z, ...) 只是 foo.__call__(x, y, z, ...) 的快捷写法。在定义类时，可以为类添加 __call__ 方法使得该类的实例也变成可调用的。示例如下：
1 class Role:
2 def __init__(self, name):
3 self.name = name
4 def __call__(self):
5 print("执行 Role 对象")
6 r = Role('root')
7 # 直接调用 r 对象，实际调用该对象的 __call__ 方法
8 r() # 输出：执行 Role 对象
上面这段代码在 Role 类中定义的 __call__ 方法，这行代码 r() 是在调用对象，本质就是执行该对象的 __call__ 方法。
对于函数而言，可以用调用函数的语法来调用，也可把函数当成对象，调用它的 __call__ 方法。示例如下：
1 def foo():
2 print("调用 foo 函数")
3 # 下面使用两种方式调用 foo() 函数，输出结果是一样的
4 foo()
5 foo.__call__()
三、 与序列相关的特殊方法
序列有多个元素，实现符合序列要求的特殊方法，就可实现自己的序列。
1、序列相关方法
序列有多个元素，其相关的方法有下面几个：
（1）、__len__(self)：返回值决定序列中的元素个数。
（2）、__getitem__(self,key)：获取指定索引对应的元素。key 参数是整数值或slice（切片）对象，否则引发 KeyError 异常。
（3）、__contains__(self, item)：判断序列是否包含 item 参数指定的元素。
（4）、__setitem__(self,key,value)：设置指定索引对应的元素。参数 key 是整数或切片对象，否则引发 KeyError 异常。
（5）、__delitem__(self,key)：删除指定索引对应的元素。
对于不可变序列（如字符串、元组等不能修改的序列），只需要实现上面3个方法；对于可变序列，需要实现上面的5个方法。
下面代码实现一个字符串序列，在字符串序列中默认每个字符串的长度都是3，该序列的元素按 AAA、AAB、AAC......这种格式排列。代码如下所示：
1 def check_key(key):
2 """
3 该函数负责检查序列的索引，该索引必须是整数值，否则引发 TypeError 异常。
4 且要求索引必须为非负整数值，否则引发 IndexError 异常。
5 """
6 if not isinstance(key, int): raise TypeError("索引值必须是整数")
7 if key < 0: raise IndexError('索引值必须是非负数')
8 if key >= 26 ** 3: raise IndexError('索引值不能超过%d' % 26 ** 3)
9
10
11 class StringSeq:
12 def __init__(self):
13 # 用于存储被修改的数据
14 self.__changed = {}
15 # 用于存储已删除元素的索引
16 self.__deleted = []
17 def __len__(self):
18 return 26 ** 3
19 def __getitem__(self, key):
20 """
21 根据索引获取序列中的元素
22 """
23 check_key(key)
24 # 如果在 self.__changed 中找到修改后的数据
25 if key in self.__changed:
26 return self.__changed[key]
27 # 如果 key 在 self.__deleted 中，说明元素已被删除
28 if key in self.__deleted:
29 return None
30 # 否则根据计算规则返回元素
31 three = key // (26 * 26)
32 two = (key - three * 26 * 26) // 26
33 one = key % 26
34 return chr(65 + three) + chr(65 + two) + chr(65 + one)
35 def __setitem__(self, key, value):
36 """
37 根据索引修改序列中元素
38 """
39 check_key(key)
40 # 将修改的元素以 key-value 对的形式保存在 __changed 中
41 self.__changed[key] = value
42 def __delitem__(self, key):
43 """
44 根据索引删除序列中元素
45 """
46 check_key(key)
47 # 如果 __deleted 列表中没有包含被删除的 key，则添加被删除的 key
48 if key not in self.__deleted: self.__deleted.append(key)
49 # 如果 __changed 中包含被删除的 key，则删除它
50 if key in self.__changed: del self.__changed[key]
51 # 创建序列（创建对象）
52 sq = StringSeq()
53 # 获取序列的长度，就是 __len__() 方法的返回值
54 print(len(sq)) # 输出：17576
55 # 根据索引获取值，就是 __getitem__() 方法的返回值
56 print(sq[26*26]) # 输出：BAA
57 # 打印修改之前的 sq[1]，就是 __getitem__() 方法的返回值
58 print(sq[1]) # 输出：AAB
59 # 修改 sq[1] 元素，就是在调用 __setitem__() 方法
60 sq[1] = 'python'
61 # 打印修改之后的 sq[1]，就是 __getitem__() 方法的返回值
62 print(sq[1]) # 输出：python
63 # 删除 sq[1]，就是在调用 __delitem__() 方法
64 del sq[1]
65 # 再次获取 sq[1] 的值，此时是 None
66 print(sq[1]) # 输出：None
67 # 再次对 sq[1] 赋值，此时调用的是 __setitem__() 方法
68 sq[1] = 'michael'
69 print(sq[1]) # 输出：michael
70
71 运行程序，输出结果如下所示：
72 17576
73 BAA
74 AAB
75 python
76 None
77 michael
上面代码中的 StringSeq 类实现了 __len__()、__getitem__()、__setitem__()和__delitem__()方法，其中 __len__() 方法返回序列包含的元素个数，__getitem__() 方法根据索引返回元素，__setitem__()方法根据索引修改元素的值，__delitem__() 方法根据索引删除元素。
序列对象 sq 本身不保存序列元素，而是根据索引动态计算序列元素，所以序列对象 sq 需要保存被修改、被删除的元素。该序列使用__changed 实例变量（字典）保存被修改的元素，使用 __deleted 实例变量（列表）保存被删除的索引。
通过创建的序列对象 sq 来调用序列方法测试该工具类（StringSeq），从输出可知，序列的第二个元素 sq[1] 正好是 AAB，所以该工具类不仅可对序列元素赋值，也可删除、修改序列元素，这就是一功能完备的序列。
2、 实现迭代器
字符串、列表、元组、字典都是可迭代的，属于迭代器。如果要实现迭代器，只要实现下面两个方法即可：
（1）、__iter__(self)：该方法返回一个迭代器（iterator），迭代器必须包含一个 __next__()方法，该方法返回迭代器的下一个元素。
（2）、__reversed__(self)：该方法为内建的 reversed() 反转函数提供支持，当调用 reversed() 函数对指定迭代器执行反转时，实际上是由该方法实现的。所以不让迭代器反转的话，不实现这个方法即可。
下面是斐波那契数列迭代器的定义示例，斐波那契数列的元素等于前两个元素之和：f(n+2)=f(n+1)+f(n)，示例如下：
1 class Fibs:
2 def __init__(self, len):
3 self.first = 0
4 self.sec = 1
5 self.__len = len
6 # 定义迭代器需要 __next__() 方法
7 def __next__(self):
8 # 如果 __len 属性的值为 0，则结束迭代
9 if self.__len == 0:
10 raise StopIteration
11 # 完成数列计算
12 self.first, self.sec = self.sec, self.first + self.sec
13 # 数列长度减 1
14 self.__len -= 1
15 return self.first
16 # 定义 __iter__()方法，返回的是迭代器
17 def __iter__(self):
18 return self
19
20 fb = Fibs(10) # 创建对象 fb
21 # 获取迭代器的下一个元素
22 print(next(fb), end=' ')
23 # 使用循环遍历迭代器
24 for e in fb:
25 print(e, end=' ')
26
27 运行程序，输出如下所示：
28 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55
这里定义的 Fibs 类实现了一个 __iter__() 方法，该方法返回 self，所以在 Fibs 类中必须提供 __next__() 方法，该方法会返回数列的下一个值，通过使用 __len 属性控制数列的剩余长度，当 __len 为0时，程序停止遍历。
接下来创建一个长度为10的数列 fb，可使用内置的 next()函数获取迭代器的下一个元素，next()函数通过迭代器的 __next__()方法来实现的。还可以使用循环来遍历该数列（或迭代器）。运行结果如上面的输出所示。
另外，也可使用内置的 iter() 函数将列表、元组等转换成迭代器。
# 将列表转为迭代器
my_iter = iter(['python', 'linux', 'michael'])
# 依次获取迭代器的下一个元素
print(my_iter.__next__()) # python
print(my_iter.__next__()) # linux
3、 扩展列表、元组和字典
在实际运用中，可能需要一个特殊的列表、元组或字典类，此时有两种选择：
（1）、自己实现序列、迭代器等各种方法，以及实现这个特殊的类。
（2）、扩展已有的列表、元组或字典类。
第一种选择需要开发人员把所有方法都实现一遍，实现起来有些烦琐；第二种方式可继承已有的列表、元组或字典类，然后重写或新增方法即可。
下面代码是一个开发新的字典类示例，这个字典类可根据 value 来获取 key 。在字典中 value 是可以重复的，因此通过 value 获取
对应的全部 key 组成的列表。示例如下：
1 class ValueDict(dict):
2 def __init__(self, *args, **kwargs):
3 # 调用父类的构造函数
4 super().__init__(*args, **kwargs)
5 def getkeys(self, val):
6 """根据 val 获取字典的 key 组成的列表"""
7 result = []
8 for key, value in self.items():
9 if val == value: result.append(key)
10 return result
11
12 my_dict = ValueDict(py = 75, ja = 88, linux = 75)
13 # 获取 75 对应的所有 key
14 print(my_dict.getkeys(75)) # 输出：['py', 'linux']
15 my_dict['ja'] = 75
16 print(my_dict.getkeys(75)) # 输出：['py', 'ja', 'linux']
在上面的 ValueDict 类继承了 dict 类，并且新增了一个 getkeys 方法，通过这个方法可根据字典的 value 来获取字典的 key 组成的列表。这样就实现了对字典类（dict）的扩展，要对其他类进行扩展，方法类似。
四、生成器
生成器和迭代器功能相似，也会提供 __next__() 方法，在程序中也可以调用内置的 next() 函数来获取生成器的下一个值，也可使用 for 循环遍历生成器。
生成器与迭代器区别：迭代器是先定义一个迭代器类，通过创建实例来创建迭代器；生成器是先定义一个包含 yield 语句的函数，然后通过调用该函数来创建生成器。生成器的语法优秀，可使程序变得优雅。
1、 创建生成器
创建生成器需要两步操作：
（1）、定义一个包含 yield 语句的函数。
（2）、调用（1）步创建的函数得到生成器。
yield 语句的作用有两点：
（1）、每次返回一个值，类似于 return 语句。
（2）、冻结执行，程序每次执行到 yield 语句时就会被暂停。
在程序被 yield 语句冻结后，再次调用 next() 函数获取生成器的下一个值时，程序才会继续向下执行。要注意的是，调用包含 yield 语句的函数时并不会立即执行，它只返回一个生成器。只有在程序中通过 next() 函数调用生成器或遍历生成器时，函数才会真正执行。例如下面代码所示：
1 def test(val, step):
2 print("-------函数开始执行-------")
3 cur = 0
4 for i in range(val):
5 # cur 每次加 i*step
6 cur += i * step
7 yield cur
8
9 # 执行函数，返回的是生成器
10 t = test(10, 2)
11 print("=" * 20)
12 # 获取生成器的第一个值
13 print(next(t)) # 0，生成器被冻结在 yield 处
14 print(next(t)) # 2，生成器再一次被冻结在 yield 处
15
16 输出如下所示：
17 ====================
18 -------函数开始执行-------
19 0
20 2
从输出可知，在执行 t = test(10, 2) 调用函数时，test()函数并没有开始执行；当第一次调用 next(t) 时，test() 函数才开始执行。在第二次调用时，冻结被解除，此时循环计数器 i 的值是1，cur 的是 1*2 等于 2，所以第二次调用输出的是2，并且程序再次被冻结在了 yield 语句处。
在 Python 2.x 版本中，不使用 next() 函数来获取生成器的下一个值，而是直接使用 t.next() 方式获取。
生成器可使用 for 循环来遍历，相当于不断是使用 next() 函数获取生成器的下一个值。例如下面这段代码所示：
for e in t:
print(e, end=" ")
输出如下所示：
6 12 20 30 42 56 72 90
由于前面两次使用 next() 函数获取了生成器的前两个值，所以这次使用 for 循环第一次输出的值就是6.
除了可以使用 next() 函数、for循环方式获取生成器外，还可使用 list() 函数、tuple() 函数将生成器能生成的所有值转换成列表或元组。例如下面代码所示：
# 继续使用前面定义的生成器函数 test()
# 再次创建生成器
t2 = test(10, 1)
print(list(t2)) # 将生成器转换成列表
# 再一次创建生成器
t3 = test(10, 3)
print(tuple(t3)) # 将生成器转换成元组
运行结果如下所示：
-------函数开始执行-------
[0, 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45]
-------函数开始执行-------
(0, 3, 9, 18, 30, 45, 63, 84, 108, 135)
创建生成器的方式除了在定义函数时使用 yield 语句外，在前面的第四部分使用 for 循环同样可以创建生成器，将 for 表达式放在圆括号里就能创建生成器。所以创建生成器有下面两种方式：
（1）、使用 for 循环的生成器推导式。
（2）、调用带 yield 语句的生成器函数。
Python 的生成器是一个特色功能，一种非常优秀的机制，实际运用中，使用生成器有以下几个优势：
（1）、当用生成器生成多个数据时，在程序中是按需获取数据的，不会一开始就把所有数据都生成出来，而是每次调用 next() 获取下一个数据时，生成器才会执行一次，这样使得代码的执行次数减少。如 test() 函数中的for循环一开始并没有全部执行。
（2）、当函数需要返回多个数据时，不使用生成器的话，就需要使用列表或元组来收集函数返回的多个值，当函数要返回的数据量较大时，这些列表、元组会带来一定的内存开销；使用生成器则可避免这个问题，因为生成器是按需、逐个返回数据。
（3）、使用生成器的代码更加简洁。
2、 生成器的方法
使用生成器的 send() 方法可以让生成器与“外部程序”动态交换数据，send() 方法的功能与 next() 函数的功能相似，都用于获取生成器的下一个值，并将生成器“冻结”在 yield 语句处；但 send() 方法可以接收一个参数，该参数值会被发送给生成器函数。
在生成器函数内部，通过 yield 表达来获取 send() 方法发送的值，这就要求程序应该使用一个变量来接收 yield 语句的值。如果仍然使用 next() 函数获取生成器所生成的下一值，那么 yield 语句返回 None。总结起来就是两点：
（1）、外部程序通过 send() 方法发送数据。
（2）、生成器函数使用 yield 语句接收数据。
要说明的是，只有等到生成器被“冻结”后，外部程序才能使用 send() 方法向生成器发送数据。要获取生成器第一次生成的值，应使用next() 函数；如果使用 send() 方法获取生成器第一次生成的值，也不能向生成器发送数据，只能为该方法传入 None 参数。
下面代码使用 send() 方法向生成器发送数据，依次计算每个整数的平方值，当生成器接收到外部数据之后会生成外部数据的平方值。示例如下：
1 def square_gen():
2 i = 0
3 out_val = None
4 while True:
5 # 使用 yield 语句生成值，使用 out_val 接收 send() 方法发送的参数值
6 out_val = (yield out_val ** 2) if out_val is not None else (yield i ** 2)
7 # 如果使用 send() 方法获取下一值，out_val 会获取 send() 方法的参数值
8 if out_val is not None: print("=====%d" % out_val)
9 i += 1
10
11 sd = square_gen()
12 # 第一次调用 send() 方法获取值，只能传入 None 作为参数，传其它参数报 TypeError 错误
13 print(sd.send(None)) # 0
14 print(next(sd)) # 1
15 print("-" * 20)
16 # 调用 send() 获取生成器的下一值，参数 9 会被发送给生成器
17 print(sd.send(8)) # 64
18 # 再次调用 next() 函数获取生成器的下一个值，没有收到外部数数，计算 i 的平方值
19 print(next(sd)) # 9
20
21 运行代码，输出如下所示：
22 0
23 1
24 --------------------
25 =====8
26 64
27 9
在这段代码中，重要的是下面这行代码：
out_val = (yield out_val ** 2) if out_val is not None else (yield i ** 2)
这行代码中，yield 语句放在 if 表达式中，整个表达式只会返回一个 yield 语句，在 yield 语句左边（就是等号左边）的变量 out_val 用于接收生成器 send() 方法所发送的值。
运行程序后，第一次使用 send() 方法获取生成器的下一个值时，只能为 send() 方法传入 None 参数。当程序执行到 if 表达式处，此时的 out_val 为 None，因此 if 表达式执行 yied i**2，生成器返回0（执行到 i+=1 后 i 的值是 1），并且程序被冻结，此时并未对 out_val 变量赋值，所以第一次获取生成器的值是0。
接下来用 next(sd) 获取生成器的下一个值，程序从“冻结”处（对 out_val 赋值）向下执行。此时调用的是next() 函数获取生成器的下一个值，因此 out_val 被赋值为 None，所以程序执行 yield i**2（生成器返回1），程序再次被“冻结”，此时 i 的值是 2。
紧接着调用 sd.send(8) 获取生成器的下一个值，程序又从“冻结”处（对 out_val 赋值）向下执行。此时 out_val 被赋值为 8，所以程序执行 yield out_val**2（生成器返回64），此时 i 的值是 3。
紧接着再一次调用 next(sd) 获取生成器的下一个值，程序又从“冻结”处（对 out_val 赋值）向下执行。此时 out_val 被赋值为 None，所以执行 yield i**2（此时 i 的值是3），因此生成器返回的是 9，程序再次被“冻结”后，i 的值又增加1，此时 i 等于 4。所以得到上面的输出结果。
此外，生成器还提供了下面两个方法：
（1）、close()：该方法用于停止生成器。
（2）、throw()：该方法用于在生成器内部（yield语句内）引发一个异常。
生成器的 throw() 方法使用示例如下：
......
sd.throw(ValueError) # 让生成器引发异常
关于这行 throw() 代码的输出如下所示：
Traceback (most recent call last):
File "send_test.py", line 25, in <module>
sd.throw(ValueError)
File "send_test.py", line 10, in square_gen
out_val = (yield out_val ** 2) if out_val is not None else (yield i ** 2)
ValueError
从输出可知，当程序调用生成器的 throw() 方法引发异常后，就在 yield 语句中引发异常。要注意的是，throw() 方法必须要传递一个参数，这个参数通常是异常类型。在代码中将这行 throw() 语句注释掉，增加下面两代码来了解下 close() 方法的用法。close() 方法是被调用后就关闭生成器，此时再去获取生成器的下一个值，就会引发 StopIteration 异常。示例如下：
......
# sd.throw(ValueError)
sd.close() # 关闭生成器
print(next(sd)) # StopIteration
运行代码，会得到如下的异常输出：
Traceback (most recent call last):
File "send_test.py", line 28, in <module>
print(next(sd))
StopIteration
