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Python中双下使用方法解析

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  在Python这门语言中,有一些比较特殊的使用方法,主要用到的是双下划线开始和结束,正是因为如此,他还有一个比较接地气的名字,叫做双下方法,感兴趣的话,可以详细的为大家进行解答一下。


  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__.MyClsobjectat0x105732250>。


  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。

9.png

  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


  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

10.png

  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


  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


  2.5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

12.png

  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。


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