Python魔法

一、什么是Python魔法

　　Python一切皆对象，但同时，Python还是一个多范式语言(multi-paradigm),你不仅可以使用面向对象的方式来编写程序，还可以用面向过程的方式来编写相同功能的程序(还有函数式、声明式等)。Python的多范式依赖于Python对象中的特殊方法(special method)。

　　特殊方法名的前后各有两个下划线。特殊方法又被称为魔法方法(magic method)。定义了许多Python语法和表达方式，正如我们在下面的例子中将要看到的。当对象中定义了特殊方法的时候，Python也会对它们有“特殊优待”。比如定义了__init__()方法的类，会在创建对象的时候自动执行__init__()方法中的操作。

　　可以通过dir()来查看对象所拥有的特殊方法，比如dir(1)。

　　运算符

　　Python的运算符是通过调用对象的特殊方法实现的。比如：

　　　 'abc' + 'xyz'　　　　　# 连接字符串　

　　实际进行了如下操作：

　　　　'abc'.__add__('xyz')

　　所以，在Python中，两个对象是否能进行加法运算，首先就要看相应的对象是否有__add__()方法。一旦相应的对象有__add__()方法，即使这个对象从数学上不可加，我们都可以用加法的形式，来表达obj.__add__()所定义的操作。在Python中，运算符起到简化书写的功能，但它依靠特殊方法实现。

　　Python不强制用户使用面向对象的编程方法。用户可以选择自己喜欢的使用方式(比如选择使用+符号，还是使用更加面向对象的__add__()方法)。特殊方法写起来总是要更费事一点。

　   内置函数

　　与运算符类似，许多内置函数也都是调用对象的特殊方法。比如:

　　　　len([1,2,3])      # 返回表中元素的总数

　　实际上做的是

　　　　[1,2,3].__len__()

　　相对与__len__()，内置函数len()也起到了简化书写的作用。

　　

　　对于内置的对象来说(比如整数、表、字符串等)，它们所需要的特殊方法都已经在Python中准备好了。而用户自己定义的对象也可以通过增加特殊方法，来实现自定义的语法。特殊方法比较靠近Python的底层，许多Python功能的实现都要依赖于特殊方法。

 

二、一些常用的特殊方法

　　1、__doc__

　　　　表示类的常用信息　　　　

class Foo:
    """ 描述类信息，这是用于看片的神奇 """

    def func(self):
        pass

print(Foo.__doc__)


#输出类的描述信息

　　2. __module__ 和  __class__

　　　　__module__ 表示当前操作的对象在那个模块

　　　　__class__     表示当前操作的对象的类是什么　　

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class C:

    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'

from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 输出 lib.aa，即：输出模块
print obj.__class__      # 输出 lib.aa.C，即：输出类

　　3. __init__

　　　　构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18


obj = Foo('wupeiqi')             # 自动执行类中的 __init__ 方法
print(obj.name, obj.age)        

　　4. __del__

　　　　析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

　　注：此方法一般无须定义，因为Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都是交给Python解释器来执行，所以，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。　　

class Foo:

    def __del__(self):
        pass

　　5. __call__

　　　　对象后面加括号，触发执行。

　　注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者 类()()　

class Foo:

    def __init__(self):
        pass
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print '__call__'


obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__

　　6. __dict__

　　　　Python中，一切皆对象，这些对象是由一个类型实例化而来；那么说，这些对象就有属性和方法，属性可以存储一些值。而从直观上来看，任何可以存储东西的事物，我们都可以说它有一个空间（只有有空间，才能存储东西嘛），而在编程中，我们一般使用术语“名字空间”或“命名空间”（namespace）来称呼它。这样，我们就得出，每个对象都有一个名字空间。而在Python中，我们使用对象的__dict__属性来保存该对象的名字空间中的东西，__dict__是一个字典（“键-值”对，一般“键”就是属性名或方法名，“值”就是属性的值或方法名所指向的真正的方法实体对象）。　

class Province:

    country = 'China'

    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count

    def func(self, *args, **kwargs):
        print('func')

# 获取类的成员，即：静态字段、方法、
print(Province.__dict__)
# 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}

obj1 = Province('HeBei',10000)
print(obj1.__dict__)
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

obj2 = Province('HeNan', 3888)
print(obj2.__dict__)
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

　　 7. __str__

　　　　如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印 对象 时，默认输出该方法的返回值。　　

class Foo:

    def __str__(self):
        return 'flash'


obj = Foo()
print(obj)
# 输出：flash

　　8、__getitem__、__setitem__、__delitem__、__getattribute__

　　　　在Python中，重载__getattr__、__setattr__、__delattr__和__getattribute__方法可以用来管理一个自定义类中的属性访问。其中，__getattr__方法将拦截所有未定义的属性获取（即，当要访问的属性已经定义时，该方法不会被调用，至于定义不定义，是由Python能否查找到该属性来决定的）；__getattribute__方法将拦截所有属性的获取（不管该属性是否已经定义，只要获取它的值，该方法都会调用），由于此情况，所以，当一个类中同时重载了__getattr__和__getattribute__方法，那么__getattr__永远不会被调用，另外，__getattribute__方法仅仅存在于Python2.6的新式类和Python3的所有类中；__setattr__方法将拦截所有的属性赋值；__delattr__方法将拦截所有的属性删除。说明：在Python中，一个类或类实例中的属性是动态的（因为Python是动态的），也就是说，你可以往一个类或类实例中添加或删除一个属性。　

#!/usr/bin/env python 
# -*- coding:utf-8 -*- 
  
class Foo(object): 
  
    def __getitem__(self, key): 
        print '__getitem__',key 
  
    def __setitem__(self, key, value): 
        print '__setitem__',key,value 
  
    def __delitem__(self, key): 
        print '__delitem__',key 
  
  
obj = Foo() 
  
result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__ 
obj['k2'] = 'wupeiqi'   # 自动触发执行 __setitem__ 
del obj['k1']           # 自动触发执行 __delitem__ 

　　10. __iter__ 

　　　　用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 __iter__ 　

#!/usr/bin/env python 
# -*- coding:utf-8 -*- 
  
obj = iter([11,22,33,44]) 
  
for i in obj: 
    print(i) 

　　11. __new__ 和 __metaclass__

　　阅读以下代码：　　　

class Foo(object): 
  
    def __init__(self): 
        pass
  
obj = Foo()       # obj是通过Foo类实例化的对象 

　　上述代码中，obj 是通过 Foo 类实例化的对象，其实，不仅 obj 是一个对象，Foo类本身也是一个对象，因为在Python中一切事物都是对象。

　　如果按照一切事物都是对象的理论：obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建，那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的 构造方法 创建。

print(type(obj))      # 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类创建 
print(type(Foo))     # 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类创建 

　　所以，obj对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是 type 类的一个实例，即：Foo类对象 是通过type类的构造方法创建。

　　那么，创建类就可以有两种方式：

　　a) 普通方式　　

class Foo(object): 
  
    def func(self): 
        print 'hello flash' 

　　b) 特殊方式

def func(self): 
    print 'hello flash'
  
Foo = type('Foo',(object,), {'func': func}) 
#type第一个参数：类名 
#type第二个参数：当前类的基类 
#type第三个参数：类的成员 


obj = Foo()
obj.func()


#输出结果：hello flash　

＝＝》 类 是由 type 类实例化产生

　　那么问题来了，类默认是由 type 类实例化产生，type类中如何实现的创建类？类又是如何创建对象？

 

　　答：类中有一个属性 __metaclass__，其用来表示该类由 谁 来实例化创建，所以，我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类，从而查看 类 创建的过程。

class MyType(type):

    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一阶段：解释器从上到下执行代码创建Foo类
# 第二阶段：通过Foo类创建obj对象
obj = Foo()

 

 三、反射

 

python中的反射功能由以下四个内置函数提供：hasattr、getattr、setattr、delattr，改四个函数分别用于对对象内部执行：检查是否含有某成员、获取成员、设置成员、删除成员。

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

    def func(self):
        return 'func'

obj = Foo()

# #### 检查是否含有成员 ####
print(hasattr(obj, 'name'))
print(hasattr(obj, 'func'))

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

    def func(self):
        return 'func'

obj = Foo()


# #### 获取成员 ####
print(getattr(obj, 'name'))
print(getattr(obj, 'func'))

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

    def age(self):
        return '18'

obj = Foo()

# #### 设置成员 ####
setattr(obj, 'name', 'tony')
print(obj.name)

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

obj = Foo()

# #### 删除成员 ####
delattr(obj, 'name')
print(hasattr(obj, 'name'))


#输出结果：False

需求：代码如下，使用其他方式获取obj对象中的name变量指向内存中的值 “flash”

class Foo(object):
 
    def __init__(self):
        self.name = 'flash'
 
# 不允许使用 obj.name
obj = Foo()

有以下两种方式：

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

# 不允许使用 obj.name
obj = Foo()

print(obj.__dict__['name'])

class Foo(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'flash'

# 不允许使用 obj.name
obj = Foo()

print(getattr(obj, 'name'))

 

附录：如何调用魔术方法

一些魔术方法直接和内建函数相对，在这种情况下，调用他们的方法很简单，但是，如果是另外一种不是特别明显的调用方法，这个附录介绍了很多并不是很明显的魔术方法的调用形式。

 

参考：

　　http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/11/19/2772441.html

　　http://www.cnblogs.com/wupeiqi/articles/5017742.html

　　http://pycoders-weekly-chinese.readthedocs.io/en/latest/issue6/a-guide-to-pythons-magic-methods.html