python面向对象之类的内置方法

合集 - python零基础从入门到入坟(35)

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34.python面向对象之类的内置方法2024-01-14

35.python面向对象之元类2024-01-14

收起

【引入】

• Python的Class机制内置了很多特殊的方法来帮助使用者高度定制自己的类
• 这些内置方法都是以双下划线开头和结尾的，会在满足某种条件时自动触发

__init__	：初始化类时触发
__del__		：删除类时触发
__new__		：构造类时触发
__str__		：str函数或者print函数触发
__repr__	：repr或者交互式解释器触发
__doc__		：打印类内的注释内容
__enter__	：打开文档触发
__exit__	：关闭文档触发
__getatrribute__:属性访问截断器,属性查找中优先级最高的
__getattr__ : 访问不存在的属性时调用
__setattr__ ：设置实例对象的一个新的属性时调用
__delattr__ ：删除一个实例对象的属性时调用
__setitem__	：列表添加值
__getitem__ ：将对象当作list使用 
__delitem__	：列表删除值
__call__	：对象后面加括号，触发执行
__iter__	：迭代器

【一】__init__()和__new__()

​ __new__方法是真正的类构造方法，用于产生实例化对象（空属性）。重写__new__方法可以控制对象的产生过程。
__init__方法是初始化方法，负责对实例化对象进行属性值初始化，此方法必须返回None，__new__方法必须返回一个对象。重写__init__方法可以控制对象的初始化过程。

# 使用new来处理单例模式
 
class Student:
    __instance = None
 
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance = object.__new__(cls)
        return cls.__instance
 
    def sleep(self):
        print('sleeping...')
 
stu1 = Student()
stu2 = Student()
 
print(id(stu1), id(stu2))  # 两者输出相同
print(stu1 is stu2)  # True
 

​ 个人感觉，__new__一般很少用于普通的业务场景，更多的用于元类之中，因为可以更底层的处理对象的产生过程。而__init__的使用场景更多。

​ 既然知道了__new__()方法，我们是不是可以考虑一下，如何应用它呢？最常见的就是单例模式了，下面给出实现实例。

class Singleton(object):
    _instance = None
 
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        """
        注意这实际上是一个类方法, cls 表示当前类
        :param args:
        :param kwargs:
        :return:
        """
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
 
        return cls._instance
 
 
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
if s1 is s2:
    print('yeah')

【二】__str__,__repr__

【1】__str__

• __str__方法会在对象被打印时自动触发
  • print功能打印的就是它的返回值
  • 我们通常基于方法来定制对象的打印信息
  • 该方法必须返回字符串类型

class People:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
 
    def __str__(self):
        # 返回类型必须是字符串
        return f'<Name:{self.name} Age:{self.age}>'
 
 
person = People('xiao', 18)
print(person)  # 触发p.__str__()，拿到返回值后进行打印
# <Name:xiao Age:18>

【2】__repr__

• repr或者交互式解释器触发

class School:
    def __init__(self, name, addr, type):
        self.name = name
        self.addr = addr
        self.type = type
 
    def __repr__(self):
        return 'School(%s,%s)' % (self.name, self.addr)
 
    def __str__(self):
        return '(%s,%s)' % (self.name, self.addr)
 
 
s1 = School('City', '上海', '公办')
print('from repr: ', repr(s1))
print('from str: ', str(s1))
print(s1)

【3】小结

• str函数或者print函数---> obj.__str__()
• repr或者交互式解释器---> obj.__repr__()
• 如果__str__没有被定义,那么就会使用__repr__来代替输出
• 注意:这俩方法的返回值必须是字符串,否则抛出异常

【三】__del__方法

__del__用于当对象的引用计数为0时自动调用。
__del__一般出现在两个地方：

​ 1. 手工使用del减少对象引用计数至0，被垃圾回收处理时调用。

2. 程序结束时调用。

__del__一般用于需要声明在对象被删除前需要处理的资源回收操作

# 手工调用del 可以将对象引用计数减一，如果减到0，将会触发垃圾回收
 
class Student:
 
    def __del__(self):
        print('调用对象的del方法，此方法将会回收此对象内存地址')
 
stu = Student()  # 调用对象的__del__方法回收此对象内存地址
 
del stu
 
print('下面还有程序其他代码')

class Student:
 
    def __del__(self):
        print('调用对象的del方法，此方法将会回收此对象内存地址')
 
stu = Student()  # 程序直接结束，也会调用对象的__del__方法回收地址

【四】isinstance(obj,cls)和issubclass(sub,super)

• isinstance(obj,cls)检查是否obj是否是类cls 的对象

class Bar():
    pass
 
 
class Foo(object):
    pass
 
 
foo = Foo()
bar = Bar()
 
# isinstance(obj,cls)检查是否obj是否是类cls的对象
res_Foo = isinstance(foo, Foo)
res_Bar = isinstance(foo, Bar)
print(res_Foo)
print(res_Bar)

• issubclass(sub, super)检查sub类是否是 super 类的派生类

class Foo(object):
    pass
 
 
class Bar(Foo):
    pass
 
 
res = issubclass(Bar, Foo)
print(res)

【五】__doc__

class Foo:
    '我是描述信息'
    pass
 
 
print(Foo.__doc__)

class Foo:
    '我是描述信息'
    pass
 
class Bar(Foo):
    pass
 
# 该属性无法继承给子类
print(Bar.__doc__)

【六】__enter__和__exit__

# 我们知道在操作文件对象的时候可以这么写
 
with open('a.txt') as f:
　　'代码块'

• 上述叫做上下文管理协议，即with语句
• 为了让一个对象兼容with语句，必须在这个对象的类中声明__enter__和__exit__方法

class Open:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def __enter__(self):
        print('出现with语句,对象的__enter__被触发,有返回值则赋值给as声明的变量')
        # return self
 
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print('with中代码块执行完毕时执行我啊')
 
 
with Open('a.txt') as f:
    print('=====>执行代码块')
    # print(f,f.name)

• __exit__()中的三个参数分别代表

  • 异常类型

  • 异常值

  • 追溯信息

• with语句中代码块出现异常，则with后的代码都无法执行

class Open:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def __enter__(self):
        print('出现with语句,对象的__enter__被触发,有返回值则赋值给as声明的变量')
 
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print('with中代码块执行完毕时执行我啊')
        print(exc_type)
        print(exc_val)
        print(exc_tb)
 
 
with Open('a.txt') as f:
    print('=====>执行代码块')
    raise AttributeError('***着火啦,救火啊***')
print('0' * 100)  # ------------------------------->不会执行

• 如果__exit__()返回值为True,那么异常会被清空，就好像啥都没发生一样
  • with后的语句正常执行

class Open:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def __enter__(self):
        print('出现with语句,对象的__enter__被触发,有返回值则赋值给as声明的变量')
 
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print('with中代码块执行完毕时执行我啊')
        print(exc_type)
        print(exc_val)
        print(exc_tb)
        return True
 
 
with Open('a.txt') as f:
    print('=====>执行代码块')
    raise AttributeError('***着火啦,救火啊***')
print('0' * 100)  # ------------------------------->会执行
 
# 出现with语句,对象的__enter__被触发,有返回值则赋值给as声明的变量
# =====>执行代码块
# with中代码块执行完毕时执行我啊
# <class 'AttributeError'>
# ***着火啦,救火啊***
# <traceback object at 0x000002591C0AC140>
# 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

【七】__setattr__,__delattr__,__getattr__，__getatrribute__

【1】方法介绍

1. setattr方法：当使用obj.x = y的时候触发对象的setattr方法;

2. delattr方法：当del obj.x的时候触发对象的delattr方法;

3. getattr方法：当尝试访问对象的一个不存在的属性时 obj.noexist 会触发getattr方法;

getattr方法是属性查找中优先级最低的。可以重写这3个方法来控制对象属性的访问、设置和删除。

特别注意：如果定义了getattr，而没有任何代码（即只有pass），则所有不存在的属性值都是None而不会报错,可以使用super().getattr()方法来处理

class Student:
    def __getattr__(self, item):
        print('访问一个不存在的属性时候触发')
        return '不存在'
 
    def __setattr__(self, key, value):
        print('设置一个属性值的时候触发')
        # self.key = value  # 这样会无限循环
        self.__dict__[key] = value
 
    def __delattr__(self, item):
        print('删除一个属性的时候触发')
        if self.__dict__.get(item, None):
            del self.__dict__[item]
 
stu = Student()
stu.name = 'xiao'  # 设置一个属性值的时候触发
print(stu.noexit)  # 访问一个不存在的属性时候触发 , 返回'不存在'
del stu.name  # 删除一个属性的时候触发
 

__getatrribute__

这是一个属性访问截断器，即，在你访问属性时，这个方法会把你的访问行为截断，并优先执行此方法中的代码，此方法应该是属性查找顺序中优先级最高的。
属性查找顺序：
实例的getattribute–>实例对象字典–>实例所在类字典–>实例所在类的父类(MRO顺序）字典–>实例所在类的getattr–>报错

class People:
    a = 200
 
class Student(People):
    a = 100
 
    def __init__(self, a):
        self.a = a
 
    def __getattr__(self, item):
        print('没有找到:', item)
 
    def __getattribute__(self, item):
        print('属性访问截断器')
        if item == 'a':
            return 1
        return super().__getattribute__(item)
 
stu = Student(1)
print(stu.a)  # 1

对象属性查找顺序

• 首先访问__getattribute__()魔法方法（隐含默认调用，无论何种情况，均会调用此方法
• 去实例对象t中查找是否具备该属性： t.__dict__ 中查找，每个类和实例对象都有一个__dict__的属性
• 若在t.__dict__中找不到对应的属性， 则去该实例的类中寻找，即 t.__class__.__dict__
• 若在实例的类中也招不到该属性，则去父类中寻找，即 t.__class__.__bases__.__dict__中寻找
• 若以上均无法找到，则会调用__getattr__方法，执行内部的命令（若未重载 __getattr__ 方法，则直接报错：AttributeError)

【2】二次加工标准类型(包装)

（1）包装

• 包装：python为大家提供了标准数据类型，以及丰富的内置方法，其实在很多场景下我们都需要基于标准数据类型来定制我们自己的数据类型，新增/改写方法，这就用到了我们刚学的继承/派生知识（其他的标准类型均可以通过下面的方式进行二次加工）

# 继承list所有的属性，也可以派生出自己新的，比如append和mid
class List(list):
    def append(self, p_object):
        ' 派生自己的append：加上类型检查'
        if not isinstance(p_object, int):
            raise TypeError('must be int')
        super().append(p_object)
 
    @property
    def mid(self):
        '新增自己的属性'
        index = len(self) // 2
        return self[index]
 
 
l = List([1, 2, 3, 4])
print(l)
l.append(5)
print(l)
# l.append('1111111') #报错，必须为int类型
 
print(l.mid)
 
# 其余的方法都继承list的
l.insert(0, -123)
print(l)
 
l.clear()
print(l)

（2）授权

• 授权：授权是包装的一个特性, 包装一个类型通常是对已存在的类型的一些定制,这种做法可以新建,修改或删除原有产品的功能。其它的则保持原样。

• 授权的过程,即是所有更新的功能都是由新类的某部分来处理,但已存在的功能就授权给对象的默认属性。

• 实现授权的关键点就是覆盖__getattr__方法

import time
 
 
class FileHandle:
    def __init__(self, filename, mode='r', encoding='utf-8'):
        # 定义一个文件句柄 ---- 文件打开 并 将文件句柄给 self.file
        self.file = open(filename, mode, encoding=encoding)
 
    def write(self, line):
        t = time.strftime('%Y-%m-%d %T')
        self.file.write('%s %s' % (t, line))
 
    def __getattr__(self, item):
        # 返回 映射方法 ---- 映射自己self.file 是否存在 read 方法
        # print(item) # read
        return getattr(self.file, item)
 
 
# 实例化类得到对象
f1 = FileHandle('b.txt', 'w+')
# 写入文本内容
f1.write('你好啊')
# 移动光标
f1.seek(0)
# 触发 __getattr__(self, item) 方法 ， self 是 f1 对象 ，item 是 read 方法
print(f1.read())
# 关闭 对象
f1.close()

# 自定义文件处理器
class FileHandle:
    def __init__(self, filename, mode='r', encoding='utf-8'):
        if 'b' in mode:
            self.file = open(filename, mode)
        else:
            self.file = open(filename, mode, encoding=encoding)
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.encoding = encoding
 
    def write(self, line):
        if 'b' in self.mode:
            if not isinstance(line, bytes):
                raise TypeError('must be bytes')
        self.file.write(line)
 
    def __getattr__(self, item):
        return getattr(self.file, item)
 
    def __str__(self):
        if 'b' in self.mode:
            res = "<_io.BufferedReader name='%s'>" % self.filename
        else:
            res = "<_io.TextIOWrapper name='%s' mode='%s' encoding='%s'>" % (self.filename, self.mode, self.encoding)
        return res
 
 
f1 = FileHandle('b.txt', 'wb')
# f1.write('你好啊啊啊啊啊') 
# #自定制的write,不用在进行encode转成二进制去写了,简单,大气
f1.write('你好啊'.encode('utf-8'))
print(f1)
f1.close()

【八】__setitem__,__getitem__,__delitem__

重写此系列方法可以模拟对象成列表或者是字典，即可以使用key-value的类型。

class StudentManager:
    li = []
    dic = {}
 
    def add(self, obj):
        self.li.append(obj)
        self.dic[obj.name] = obj
 
    def __getitem__(self, item):
        if isinstance(item, int):
            # 通过下标得到对象
            return self.li[item]
        elif isinstance(item, slice):
            # 通过切片得到一串对象
            start = item.start
            stop = item.stop
            return [student for student in self.li[start:stop]]
        elif isinstance(item, str):
            # 通过名字得到对象
            return self.dic.get(item, None)
        else:
            # 给定的key类型错误
            raise TypeError('你输入的key类型错误!')
 
class Student:
    manager = StudentManager()
 
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
        self.manager.add(self)
 
    def __str__(self):
        return f'学生: {self.name}'
 
    __repr__ = __str__
 
 
stu1 = Student('小明')
stu2 = Student('大白')
stu3 = Student('小红')
stu4 = Student('胖虎')
 
# 当做列表使用
print(Student.manager[0])  # 学生: 小明
print(Student.manager[-1])  # 学生: 胖虎
print(Student.manager[1:3])  # [学生: 大白, 学生: 小红]
 
# 当做字典使用
print(Student.manager['胖虎'])  # 学生: 胖虎
 

【九】__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__

【十】__gt__(),__lt__(),__eq__(),__ne__(),__ge__()

• 定义对象比较方法，为关系运算符>,>=,<,==等提供接口

class SavingsAccount(object):
    def __init__(self, name, pin, balance=0.0):
        self._name = name
        self._pin = pin
        self._balance = balance
 
    def __lt__(self, other):
        return self._balance < other._balance
 
 
s1 = SavingsAccount("dream", "1000", 0)
s2 = SavingsAccount("hope", "1001", 30)
print(s1 < s2)

• 其实，类似的数值运算的魔法方法非常非常之多，好吧，我真的用了两个，现在是三个非常来形容，以下列出部分

class Point(object):
    def __init__(self):
        self.x = -1
        self.y = 5
 
    # 正负，取反、绝对值
    def __pos__(self):
        pass
 
    def __neg__(self):
        pass
 
    def __invert__(self):
        pass
 
    def __abs__(self):
        pass
 
    # 加减乘除、取余，指数
    def __add__(self, other):
        pass
 
    def __sub__(self, other):
        pass
 
    def __divmod__(self, other):
        pass
 
    def __mul__(self, other):
        pass
 
    def __mod__(self, other):
        pass
 
    def __pow__(self, power, modulo=None):
        pass
 
    # 逻辑运算符
    def __and__(self, other):
        pass
 
    def __or__(self, other):
        pass
 
    def __xor__(self, other):
        pass
 
    # 位移
    def __lshift__(self, other):
        pass
 
    def __rshift__(self, other):
        pass
 
    # 赋值语句
    def __iadd__(self, other):
        pass
 
    def __imul__(self, other):
        pass
 
    def __isub__(self, other):
        pass
 
    def __idiv__(self, other):
        pass
 
    def __imod__(self, other):
        pass
 
    def __ipow__(self, other):
        pass
 
    def __ilshift__(self, other):
        pass
 
    def __irshift__(self, other):
        pass

【十一】__iter__()和__next__

​ 这2个方法用于将一个对象模拟成序列。内置类型如列表、元组都可以被迭代，文件对象也可以被迭代获取每一行内容。重写这两个方法就可以实现自定义的迭代对象。

# 定义一个指定范围的自然数类，并可以提供迭代
 
class Num:
    def __init__(self, max_num):
        self.max_num = max_num
        self.count = 0
        
    def __iter__(self):
        return self
 
    def __next__(self):
        if self.count < self.max_num:
            self.count += 1
            return self.count
        else:
            raise StopIteration('已经到达临界')
        
num = Num(10)
for i in num:
    print(i)  # 循环打印1---10

【十二】描述符(__get__(),__set__(),__delete__())

【1】什么是描述符

• 描述符本质就是一个新式类,在这个新式类中
  • 至少实现了__get__(),__set__(),__delete__()中的一个
  • 这也被称为描述符协议
• __get__():调用一个属性时,触发
• __set__():为一个属性赋值时,触发
• __delete__():采用del删除属性时,触发

class Foo: #在python3中Foo是新式类,它实现了三种方法,这个类就被称作一个描述符
    def __get__(self, instance, owner):
        pass
    def __set__(self, instance, value):
        pass
    def __delete__(self, instance):
        pass

【2】描述符的作用

• 描述符的作用是用来代理另外一个类的属性的(必须把描述符定义成这个类的类属性，不能定义到构造函数中)

【3】描述符分两种

• 数据描述符:至少实现了__get__()和__set__()

class Foo:
    def __set__(self, instance, value):
        print('set')
 
    def __get__(self, instance, owner):
        print('get')