前言
大家在写 Python 代码的时候有没有这样的疑问。
为什么数学中的+
号,在字符串运算中却变成拼接功能,如'ab' + 'cd'
结果为abcd
;而*
号变成了重复功能,如'ab' * 2
结果为abab
。
为什么某些对象print
能输出数据,而print
自定义的类对象却输出一堆看不懂的代码<__main__.MyCls object at 0x105732250>
。
不是因为系统做了特殊定制,而是 Python 中有一类特殊的方法,在某些特定的场合会自动调用。如,在字符串类str
中定义了__add__
方法后,当代码遇到字符串相加'ab' + 'cd'
时,就会自动调用__add__
方法完成字符串拼接。
因为这类特殊方法的方法名都是以双下划线开始和结束,所以又被称为双下方法。
Python 中的双下方法很多,今天我们对它做个详解。
Python中的双下方法
1. init方法
__init__
的方法是很多人接触的第一个双下方法
。
class A:
def __init__(self, a):
self.a = a
当调用A()
实例化对象的时候,__init__
方法会被自动调用,完成对象的初始化。
2. 运算符的双下方法
在类中定义运算符相关的双下方法
,可以直接在类对象上做加减乘除、比较等操作。
这里,定义一个尺子类Rule
,它包含一个属性r_len
代表尺子的长度。
class Rule:
def __init__(self, r_len):
self.r_len = r_len
2.1 比较运算符
如果想按照尺子的长度对不同的尺子做比较,需要在Rule
类中定义比较运算符。
class Rule:
def __init__(self, r_len):
self.r_len = r_len
# < 运算符
def __lt__(self, other):
return self.r_len < other.r_len
# <= 运算符
def __le__(self, other):
return self.r_len <= other.r_len
# > 运算符
def __gt__(self, other):
return self.r_len > other.r_len
# >= 运算符
def __ge__(self, other):
return self.r_len >= other.r_len
这里定义了<
、<=
、>
和>=
四个比较运算符,这样就可以用下面的代码比较Rule
对象了。
rule1 = Rule(10)
rule2 = Rule(5)
print(rule1 > rule2) # True
print(rule1 >= rule2) # True
print(rule1 < rule2) # False
print(rule1 <= rule2) # False
当用>
比较rule1
和rule2
的时候,rule1
对象会自动调用__gt__
方法,并将rule2
对象传给other
参数,完成比较。
下面是比较运算符的双下方法
比较运算符双下方法
2.2 算术运算符
可以支持类对象加减乘除。
def __add__(self, other):
return Rule(self.r_len + other.r_len)
这里定义了__add__
方法,对应的是+
运算符,他会把两个尺子的长度相加,并生成新的尺子。
rule1 = Rule(10)
rule2 = Rule(5)
rule3 = rule1 + rule2
下面是算术运算符的双下方法
2.3 反向算术运算符
它支持其他类型的变量与Rule
类相加。以__radd__
方法为例
def __radd__(self, other):
return self.r_len + other
rule1 = Rule(10)
rule2 = 10 + rule1
程序执行10 + rule1
时,会尝试调用int
类的__add__
但int
类类没有定义与Rule
类对象相加的方法,所以程序会调用+
号右边对象rule1
的__radd__
方法,并把10
传给other
参数。
所以这种运算符又叫右加运算符。它所支持的运算符与上面的算术运算符一样,方法名前加r
即可。
2.4 增量赋值运算符
增量赋值运算符是+=
、-=
、*=
、/=
等。
def __iadd__(self, other):
self.r_len += other
return self
rule1 = Rule(10)
rule1 += 5
除了__divmod__
方法,其他的跟算数运算符一样,方面名前都加i。
2.4 位运算符
这部分支持按二进制进行取反、移位和与或非等运算。由于Rule
类不涉及位运算,所以我们换一个例子。
定义二进制字符串的类BinStr
,包含bin_str
属性,表示二进制字符串。
class BinStr:
def __init__(self, bin_str):
self.bin_str = bin_str
x = BinStr('1010') #创建二进制字符串对象
print(x.bin_str) # 1010
给BinStr
定义一个取反运算符~
# ~ 运算符
def __invert__(self):
inverted_bin_str = ''.join(['1' if i == '0' else '0' for i in self.bin_str])
return BinStr(inverted_bin_str)
__invert__
方法中,遍历bin_str
字符串,将每位取反,并返回一个新的BinStr
类对象。
x = BinStr('1011')
invert_x = ~x
print(invert_x.bin_str) # 0100
下面是位运算符的双下方法
这部分也支持反向位运算符和增量赋值位运算符,规则跟算数运算符一样,这里就不再赘述。
3.字符串表示
这部分涉及两个双下方法__repr__
和__format__
,在某些特殊场景,如print
,会自动调用,将对象转成字符串。
还是以BinStr
为例,先写__repr__
方法。
def __repr__(self):
decimal = int('0b'+self.bin_str, 2)
return f'二进制字符串:{self.bin_str},对应的十进制数字:{decimal}'
x = BinStr('1011')
print(x)
# 输出:二进制字符串:1011,对应的十进制数字:11
当程序执行print(x)
时,会自动调用__repr__
方法,获取对象x
对应的字符串。
再写__format__
方法,它也是将对象格式化为字符串。
def __format__(self, format_spec):
return format_spec % self.bin_str
print('{0:二进制字符串:%s}'.format(x))
# 输出:二进制字符串:1011
当.format
方法的前面字符串里包含0:
时,就会自动调用__format__
方法,并将字符串传给format_spec
参数。
4.数值转换
调用int(obj)
、float(obj)
等方法,可以将对象转成相对应数据类型的数据。
def __int__(self):
return int('0b'+self.bin_str, 2)
x = BinStr('1011')
print(int(x))
当调用int(x)
时,会自动调用__int__
方法,将二进制字符串转成十进制数字。
数值转换除了上面的两个外,还有__abs__
、__bool__
、__complex__
、__hash__
、__index__
和__str__
。
__str__
和__repr__
一样,在print
时都会被自动调用,但__str__
优先级更高。
5.集合相关的双下方法
这部分可以像集合那样,定义对象长度、获取某个位置元素、切片等方法。
以__len__
和__getitem__
为例
def __len__(self):
return len(self.bin_str)
def __getitem__(self, item):
return self.bin_str[item]
x = BinStr('1011')
print(len(x)) # 4
print(x[0]) # 1
print(x[0:3]) # 101
len(x)
会自动调用__len__
返回对象的长度。
通过[]
方式获取对象的元素时,会自动调用__getitem__
方法,并将切片对象传给item
参数,即可以获取单个元素,还可以获取切片。
集合相关的双下方法还包括__setitem__
、__delitem__
和__contains__
。
6.迭代相关的双下方法
可以在对象上使用for-in
遍历。
def __iter__(self):
self.cur_i = -1
return self
def __next__(self):
self.cur_i += 1
if self.cur_i >= len(self.bin_str):
raise StopIteration() # 退出迭代
return self.bin_str[self.cur_i]
x = BinStr('1011')
for i in x:
print(i)
当在x
上使用for-in
循环时,会先调用__iter__
方法将游标cur_i
置为初始值-1
,然后不断调用__next__
方法遍历self.bin_str
中的每一位。
这部分还有一个__reversed__
方法用来反转对象。
def __reversed__(self):
return BinStr(''.join(list(reversed(self.bin_str))))
x = BinStr('1011')
reversed_x = reversed(x)
print(reversed_x)
# 输出:二进制字符串:1101,对应的十进制数字:13
7.类相关的双下方法
做 web 开发的朋友,用类相关的双下方法会更多一些。
7.1 实例的创建和销毁
实例的创建是__new__
和__init__
方法,实例的销毁是__del__
方法。
__new__
的调用早于__init__
,它的作用是创建对象的实例(内存开辟一段空间),而后才将该实例传给__init__
方法,完成实例的初始化。
由于__new__
是类静态方法,因此它可以控制对象的创建,从而实现单例模式。
__del__
方法在实例销毁时,被自动调用,可以用来做一些清理工作和资源释放的工作。
7.2 属性管理
类属性的访问和设置。包括__getattr__
、__getattribute__
、__setattr__
和__delattr__
方法。
__getattr__
和__getattribute__
的区别是,当访问类属性时,无论属性存不存在都会调用__getattribute__
方法,只有当属性不存在时才会调用__getattr__
方法。
7.3 属性描述符
控制属性的访问,一般用于把属性的取值控制在合理范围内。包括__get__
、__set__
和__delete__
方法。
class XValidation:
def __get__(self, instance, owner):
return self.x
def __set__(self, instance, value):
if 0 <= value <= 100:
self.x = value
else:
raise Exception('x不能小于0,不能大于100')
def __delete__(self, instance):
print('删除属性')
class MyCls:
x = XValidation()
def __init__(self, n):
self.x = n
obj = MyCls(10)
obj.x = 101
print(obj.x) # 抛异常:Exception: x不能小于0,不能大于100
上述例子,通过类属性描述符,可以将属性x的取值控制在[0, 100]
之前,防止不合法的取值。
8.总结
虽然上面介绍的不是所有的双下方法,但也算是绝大多数了。
虽然双下方法里可以编写任意代码,但大家尽量编写与方法要求一样的代码。如,在__add__
方法实现的不是对象相加而是相减,虽然也能运行,但这样会造成很大困惑,不利于代码维护。
到此这篇关于一文带你了解Python中的双下方法的文章就介绍到这了,更多相关Python双下方法内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!