Python 中的Magic Method(魔术方法)

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以下所有的讲解内容及代码均基于python3.7

概述

在Python中，所有以“__”双下划线包起来的方法，都统称为“Magic Method”,例如类的初始化方法 __init__ 。如果你的对象实现（重载）了这些方法中的某一个，那么这个方法就会在特殊的情况下被 Python 所调用。之所以会这样是因为Python中所有的类对象均 继承了Object的类，可以在Buildins.py文件中看到 Object类以及被定义的Magic Method

魔术方法列表

魔法方法	含义
	基本的魔法方法
__new__(cls[, ...])	1. __new__ 是在一个对象实例化的时候所调用的第一个方法 2. 它的第一个参数是这个类，其他的参数是用来直接传递给 __init__ 方法 3. __new__ 决定是否要使用该 __init__ 方法，因为 ___new__ 可以调用其他类的构造方法或者直接返回别的实例对象来作为本类的实例，如果 __new__ 没有返回实例对象，则 __init__ 不会被调用__new__ 主要是用于继承一个不可变的类型比如一个 tuple 或者 string
__init__(self[, ...])	构造器，当一个实例被创建的时候调用的初始化方法
__del__(self)	析构器，当一个实例被销毁的时候调用的方法
__call__(self[, args...])	允许一个类的实例像函数一样被调用：x(a, b) 调用 x.__call__(a, b)
__len__(self)	定义当被 len() 调用时的行为
__repr__(self)	定义当被 repr() 调用时的行为
__str__(self)	定义当被 str() 调用时的行为
__bytes__(self)	定义当被 bytes() 调用时的行为
__hash__(self)	定义当被 hash() 调用时的行为
__bool__(self)	定义当被 bool() 调用时的行为，应该返回 True 或 False
__format__(self, format_spec)	定义当被 format() 调用时的行为
	有关属性
__getattr__(self, name)	定义当用户试图获取一个不存在的属性时的行为
__getattribute__(self, name)	定义当该类的属性被访问时的行为
__setattr__(self, name, value)	定义当一个属性被设置时的行为
__delattr__(self, name)	定义当一个属性被删除时的行为
__dir__(self)	定义当 dir() 被调用时的行为
__get__(self, instance, owner)	定义当描述符的值被取得时的行为
__set__(self, instance, value)	定义当描述符的值被改变时的行为
__delete__(self, instance)	定义当描述符的值被删除时的行为
	比较操作符
__lt__(self, other)	定义小于号的行为：x < y 调用 x.__lt__(y)
__le__(self, other)	定义小于等于号的行为：x <= y 调用 x.__le__(y)
__eq__(self, other)	定义等于号的行为：x == y 调用 x.__eq__(y)
__ne__(self, other)	定义不等号的行为：x != y 调用 x.__ne__(y)
__gt__(self, other)	定义大于号的行为：x > y 调用 x.__gt__(y)
__ge__(self, other)	定义大于等于号的行为：x >= y 调用 x.__ge__(y)
	算数运算符
__add__(self, other)	定义加法的行为：+
__sub__(self, other)	定义减法的行为：-
__mul__(self, other)	定义乘法的行为：*
__truediv__(self, other)	定义真除法的行为：/
__floordiv__(self, other)	定义整数除法的行为：//
__mod__(self, other)	定义取模算法的行为：%
__divmod__(self, other)	定义当被 divmod() 调用时的行为
__pow__(self, other[, modulo])	定义当被 power() 调用或 ** 运算时的行为
__lshift__(self, other)	定义按位左移位的行为：<<
__rshift__(self, other)	定义按位右移位的行为：>>
__and__(self, other)	定义按位与操作的行为：&
__xor__(self, other)	定义按位异或操作的行为：^
__or__(self, other)	定义按位或操作的行为：|
	反运算
__radd__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rsub__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rmul__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rtruediv__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rfloordiv__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rmod__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rdivmod__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rpow__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rlshift__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rrshift__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__rxor__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
__ror__(self, other)	（与上方相同，当左操作数不支持相应的操作时被调用）
	增量赋值运算
__iadd__(self, other)	定义赋值加法的行为：+=
__isub__(self, other)	定义赋值减法的行为：-=
__imul__(self, other)	定义赋值乘法的行为：*=
__itruediv__(self, other)	定义赋值真除法的行为：/=
__ifloordiv__(self, other)	定义赋值整数除法的行为：//=
__imod__(self, other)	定义赋值取模算法的行为：%=
__ipow__(self, other[, modulo])	定义赋值幂运算的行为：**=
__ilshift__(self, other)	定义赋值按位左移位的行为：<<=
__irshift__(self, other)	定义赋值按位右移位的行为：>>=
__iand__(self, other)	定义赋值按位与操作的行为：&=
__ixor__(self, other)	定义赋值按位异或操作的行为：^=
__ior__(self, other)	定义赋值按位或操作的行为：|=
	一元操作符
__neg__(self)	定义正号的行为：+x
__pos__(self)	定义负号的行为：-x
__abs__(self)	定义当被 abs() 调用时的行为
__invert__(self)	定义按位求反的行为：~x
	类型转换
__complex__(self)	定义当被 complex() 调用时的行为（需要返回恰当的值）
__int__(self)	定义当被 int() 调用时的行为（需要返回恰当的值）
__float__(self)	定义当被 float() 调用时的行为（需要返回恰当的值）
__round__(self[, n])	定义当被 round() 调用时的行为（需要返回恰当的值）
__index__(self)	1. 当对象是被应用在切片表达式中时，实现整形强制转换 2. 如果你定义了一个可能在切片时用到的定制的数值型,你应该定义 __index__ 3. 如果 __index__ 被定义，则 __int__ 也需要被定义，且返回相同的值
	上下文管理（with 语句）
__enter__(self)	1. 定义当使用 with 语句时的初始化行为 2. __enter__ 的返回值被 with 语句的目标或者 as 后的名字绑定
__exit__(self, exc_type, exc_value, traceback)	1. 定义当一个代码块被执行或者终止后上下文管理器应该做什么 2. 一般被用来处理异常，清除工作或者做一些代码块执行完毕之后的日常工作
	容器类型
__len__(self)	定义当被 len() 调用时的行为（返回容器中元素的个数）
__getitem__(self, key)	定义获取容器中指定元素的行为，相当于 self[key]
__setitem__(self, key, value)	定义设置容器中指定元素的行为，相当于 self[key] = value
__delitem__(self, key)	定义删除容器中指定元素的行为，相当于 del self[key]
__iter__(self)	定义当迭代容器中的元素的行为
__reversed__(self)	定义当被 reversed() 调用时的行为
__contains__(self, item)	定义当使用成员测试运算符（in 或 not in）时的行为

魔术方法的妙用

__eq__

== 比较的是两个对象的内容是否相等，即内存地址可以不一样，内容一样就可以了。

默认会调用对象的 __eq__()方法，继承自 object 的 __eq__ 方法比较两个对象的id。下面通过实现__eq__ 来判断两个实例属性相等。

class Person(object):
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __eq__(self, other):
        return self.__dict__ == other.__dict__  # 判断类中的属性是否相同


a = Person('x', 12)
b = Person('x', 12)
print(a == b)
print(a is b)

#### list 中的 in  就是通过 ==来判断是否存在于list 当中， 通过实行 __eq__ 就可以在 含有此类对象的list中进行list相关的内置方法操作
lst = []
lst.append(a)
if b not in lst:
    lst.append(b)
print(lst)

__new__

__new__这方法是在__init__之前调用的，用于生成实例对象。多用于设计模式中的单例模式。单例模式：单例类只能有一个实例。

class Singleton(object):
    def __new__(cls):
        if not hasattr(cls, 'instance'):
            cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls)
        return cls.instance

s = Singleton()
print('Object created', s)
s1 = Singleton()
print('Object created', s1)

__getattr__

访问的属性不存在时候则调用__getattr__ , 可以用作于封装其他类属性的访问，或者当前类属性不存在时候的操作。因此可以用来方便的实现代理模式。 代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在某些情况下，一个对象不适合或者不能直接引用另一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

class Person(object):
    def __init__(self, name, sex, age):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = age


class PersonProxy(object):
    def __init__(self, name, sex, age):
        self.__obj = Person(name, sex, age)

    @property
    def proxy_type(self):
        return self.__obj.__class__.__name__

    def __getattr__(self, item):
        if getattr(self.__obj, 'sex') == 'female' and item == 'age':
            return "access denied"
        else:
            return getattr(self.__obj, item)


if __name__ == '__main__':
    a = PersonProxy('a','male','12')
    b = PersonProxy('b','female', '15')
    print(b.proxy_type)
    print(a.name)
    print(b.name)
    print(a.age)
    print(b.age)

__enter__ 和 __exit__

这两通常是组合使用，来达到上下文管理器的效果。上下文管理器的常用于一些资源的操作，需要在资源的获取与释放相关的操作，一个典型的例子就是数据库的连接，查询，关闭处理。

current_conn = "A"


class switch_db(object):
    def __init__(self, db_alias):
        self.conn = db_alias

    def __enter__(self):
        global current_conn
        self.org_conn = current_conn
        current_conn = self.conn
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        global current_conn
        current_conn = self.org_conn

    def query(self):
        return "current connection: " + current_conn


if __name__ == '__main__':
    with switch_db('B') as db:
        print(db.query())
    print(db.query())