python中的魔法方法是一些可以讓你對(duì)類添加“魔法”的特殊方法,它們經(jīng)常是兩個(gè)下劃線包圍來命名的

Python的魔法方法，也稱為dunder(雙下劃線)方法。大多數(shù)的時(shí)候，我們將它們用于簡(jiǎn)單的事情，例如構(gòu)造函數(shù)(__init__)、字符串表示(__str__， __repr__)或算術(shù)運(yùn)算符(__add__/__mul__)。其實(shí)還有許多你可能沒有聽說過的但是卻很好用的方法，在這篇文章中，我們將整理這些魔法方法!

迭代器的大小

我們都知道__len__方法，可以用它在容器類上實(shí)現(xiàn)len()函數(shù)。但是，如果您想獲取實(shí)現(xiàn)迭代器的類對(duì)象的長(zhǎng)度怎么辦?

你所需要做的就是實(shí)現(xiàn)__length_hint__方法，這個(gè)方法是迭代器上的內(nèi)置方法(不是生成器)，正如你上面看到的那樣，并且還支持動(dòng)態(tài)長(zhǎng)度更改。但是，正如他的名字那樣，這只是一個(gè)提示（hint），并不能保證完全準(zhǔn)確:對(duì)于列表迭代器，可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果，但是對(duì)于其他迭代器則不確定。但是即使它不準(zhǔn)確，它也可以幫我們獲得需要的信息，正如PEP 424中解釋的那樣

length_hint must return an integer (else a TypeError is raised) or NotImplemented, and is not required to be accurate. It may return a value that is either larger or smaller than the actual size of the container. A return value of NotImplemented indicates that there is no finite length estimate. It may not return a negative value (else a ValueError is raised).

元編程

大部分很少看到的神奇方法都與元編程有關(guān)，雖然元編程可能不是我們每天都需要使用的東西，但有一些方便的技巧可以使用它。

一個(gè)這樣的技巧是使用__init_subclass__作為擴(kuò)展基類功能的快捷方式，而不必處理元類:

class Pet:def __init_subclass__(cls, /, default_breed, **kwargs):super().__init_subclass__(**kwargs)cls.default_breed = default_breedclass Dog(Pet, default_name='German Shepherd'):pass

上面的代碼我們向基類添加關(guān)鍵字參數(shù)，該參數(shù)可以在定義子類時(shí)設(shè)置。在實(shí)際用例中可能會(huì)在想要處理提供的參數(shù)而不僅僅是賦值給屬性的情況下使用此方法。

看起來非常晦澀并且很少會(huì)用到，但其實(shí)你可能已經(jīng)遇到過很多次了，因?yàn)樗话愣际窃跇?gòu)建API時(shí)使用的，例如在SQLAlchemy或Flask Views中都使用到了。

另一個(gè)元類的神奇方法是__call__。這個(gè)方法允許自定義調(diào)用類實(shí)例時(shí)發(fā)生的事情:

可以用它來創(chuàng)建一個(gè)不能被調(diào)用的類:

class NoInstances(type):def __call__(cls, *args, **kwargs):raise TypeError('Can't create instance of this class')class SomeClass(metaclass=NoInstances):@staticmethoddef func(x):print('A static method')instance = SomeClass()# TypeError: Can't create instance of this class

對(duì)于只有靜態(tài)方法的類，不需要?jiǎng)?chuàng)建類的實(shí)例就用到了這個(gè)方法。

另一個(gè)類似的場(chǎng)景是單例模式——一個(gè)類最多只能有一個(gè)實(shí)例:

Singleton類擁有一個(gè)私有__instance——如果沒有，它會(huì)被創(chuàng)建并賦值，如果它已經(jīng)存在，它只會(huì)被返回。

假設(shè)有一個(gè)類，你想創(chuàng)建它的一個(gè)實(shí)例而不調(diào)用__init__。__new__ 方法可以幫助解決這個(gè)問題:

class Document:def __init__(self, text):self.text = textbare_document = Document.__new__(Document)print(bare_document.text)# AttributeError: 'Document' object has no attribute 'text'setattr(bare_document, 'text', 'Text of the document')

在某些情況下，我們可能需要繞過創(chuàng)建實(shí)例的通常過程，上面的代碼演示了如何做到這一點(diǎn)。我們不調(diào)用Document(…)，而是調(diào)用Document.__new__(Document)，它創(chuàng)建一個(gè)裸實(shí)例，而不調(diào)用__init__。因此，實(shí)例的屬性(在本例中為text)沒有初始化，所欲我們需要額外使用setattr函數(shù)賦值(它也是一個(gè)魔法的方法__setattr__)。

為什么要這么做呢。因?yàn)槲覀兛赡軙?huì)想要替代構(gòu)造函數(shù)，比如:

這里定義from_file方法，它作為構(gòu)造函數(shù)，首先使用__new__創(chuàng)建實(shí)例，然后在不調(diào)用__init__的情況下配置它。

下一個(gè)與元編程相關(guān)的神奇方法是__getattr__。當(dāng)普通屬性訪問失敗時(shí)調(diào)用此方法。這可以用來將對(duì)缺失方法的訪問/調(diào)用委托給另一個(gè)類:

class String:def __init__(self, value):self._value = str(value)def custom_operation(self):passdef __getattr__(self, name):return getattr(self._value, name)s = String('some text')s.custom_operation() # Calls String.custom_operation()print(s.split()) # Calls String.__getattr__('split') and delegates to str.split# ['some', 'text']print('some text' + 'more text')# ... worksprint(s + 'more text')# TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'String' and 'str'

我們想為類添加一些額外的函數(shù)(如上面的custom_operation)定義string的自定義實(shí)現(xiàn)。但是我們并不想重新實(shí)現(xiàn)每一個(gè)字符串方法，比如split、join、capitalize等等。這里我們就可以使用__getattr__來調(diào)用這些現(xiàn)有的字符串方法。

雖然這適用于普通方法，但請(qǐng)注意，在上面的示例中，魔法方法__add__（提供的連接等操作）沒有得到委托。所以，如果我們想讓它們也能正常工作，就必須重新實(shí)現(xiàn)它們。

自省(introspection)

最后一個(gè)與元編程相關(guān)的方法是__getattribute__。它一個(gè)看起來非常類似于前面的__getattr__，但是他們有一個(gè)細(xì)微的區(qū)別，__getattr__只在屬性查找失敗時(shí)被調(diào)用，而__getattribute__是在嘗試屬性查找之前被調(diào)用。

所以可以使用__getattribute__來控制對(duì)屬性的訪問，或者你可以創(chuàng)建一個(gè)裝飾器來記錄每次訪問實(shí)例屬性的嘗試:

裝飾器函數(shù)logger 首先記錄它所裝飾的類的原始__getattribute__方法。然后將其替換為自定義方法，該方法在調(diào)用原始的__getattribute__方法之前記錄了被訪問屬性的名稱。

魔法屬性

到目前為止，我們只討論了魔法方法，但在Python中也有相當(dāng)多的魔法變量/屬性。其中一個(gè)是__all__:

# some_module/__init__.py__all__ = ['func', 'some_var']some_var = 'data'some_other_var = 'more data'def func():return 'hello'# -----------from some_module import *print(some_var)# 'data'print(func())# 'hello'print(some_other_var)# Exception, 'some_other_var' is not exported by the module

這個(gè)屬性可用于定義從模塊導(dǎo)出哪些變量和函數(shù)。我們創(chuàng)建了一個(gè)Python模塊…/some_module/單獨(dú)文件(__init__.py)。在這個(gè)文件中定義了2個(gè)變量和一個(gè)函數(shù)，只導(dǎo)出其中的2個(gè)(func和some_var)。如果我們嘗試在其他Python程序中導(dǎo)入some_module的內(nèi)容，我們只能得到2個(gè)內(nèi)容。

但是要注意，__all__變量只影響上面所示的* import，我們?nèi)匀豢梢允褂蔑@式的名稱導(dǎo)入函數(shù)和變量，比如import some_other_var from some_module。

另一個(gè)常見的雙下劃線變量(模塊屬性)是__file__。這個(gè)變量標(biāo)識(shí)了訪問它的文件的路徑:

這樣我們就可以結(jié)合__all__和__file__，可以在一個(gè)文件夾中加載所有模塊:

# Directory structure:# .# |____some_dir# |____module_three.py# |____module_two.py# |____module_one.pyfrom pathlib import Path, PurePathmodules = list(Path(__file__).parent.glob('*.py'))print([PurePath(f).stem for f in modules if f.is_file() and not f.name == '__init__.py'])# ['module_one', 'module_two', 'module_three']

最后一個(gè)我重要的屬性是的是__debug__。它可以用于調(diào)試，但更具體地說，它可以用于更好地控制斷言:

如果我們使用python example.py正常運(yùn)行這段代碼，我們將看到打印出“調(diào)試日志”，但是如果我們使用python -O example.py，優(yōu)化標(biāo)志(-O)將把__debug__設(shè)置為false并刪除調(diào)試消息。因此，如果在生產(chǎn)環(huán)境中使用-O運(yùn)行代碼，就不必?fù)?dān)心調(diào)試過程中被遺忘的打印調(diào)用，因?yàn)樗鼈兌疾粫?huì)顯示。

創(chuàng)建自己魔法方法？

我們可以創(chuàng)建自己的方法和屬性嗎?是的，你可以，但你不應(yīng)該這么做。

雙下劃線名稱是為Python語言的未來擴(kuò)展保留的，不應(yīng)該用于自己的代碼。如果你決定在你的代碼中使用這樣的名稱，那么將來如果它們被添加到Python解釋器中，這就與你的代碼不兼容了。所以對(duì)于這些方法，我們只要記住和使用就好了。