python基础——定制类
python基础——定制类
看到类似__slots__这种形如__xxx__的变量或者函数名就要注意，这些在Python中是有特殊用途的。
__slots__我们已经知道怎么用了，__len__()方法我们也知道是为了能让class作用于len()函数。
除此之外，Python的class中还有许多这样有特殊用途的函数，可以帮助我们定制类。
__str__
我们先定义一个Student类，打印一个实例：
>>> class Student(object): ... def __init__(self, name): ... self.name = name ... >>> print(Student('Michael')) <__main__.Student object at 0x109afb190>
打印出一堆<__main__.Student object at 0x109afb190>，不好看。
怎么才能打印得好看呢？只需要定义好__str__()方法，返回一个好看的字符串就可以了：
>>> class Student(object): ... def __init__(self, name): ... self.name = name ... def __str__(self): ... return 'Student object (name: %s)' % self.name ... >>> print(Student('Michael')) Student object (name: Michael)
这样打印出来的实例，不但好看，而且容易看出实例内部重要的数据。
但是细心的朋友会发现直接敲变量不用print，打印出来的实例还是不好看：
>>> s = Student('Michael') >>> s <__main__.Student object at 0x109afb310>
这是因为直接显示变量调用的不是__str__()，而是__repr__()，两者的区别是__str__()返回用户看到的字符串，而__repr__()返回程序开发者看到的字符串，也就是说，__repr__()是为调试服务的。
解决办法是再定义一个__repr__()。但是通常__str__()和__repr__()代码都是一样的，所以，有个偷懒的写法：
class Student(object): def __init__(self, name): self.name = name def __str__(self): return 'Student object (name=%s)' % self.name __repr__ = __str__
__iter__
如果一个类想被用于for ... in循环，类似list或tuple那样，就必须实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，然后，Python的for循环就会不断调用该迭代对象的__next__()方法拿到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。
我们以斐波那契数列为例，写一个Fib类，可以作用于for循环：
class Fib(object): def __init__(self): self.a, self.b = 0, 1 # 初始化两个计数器a，b def __iter__(self): return self # 实例本身就是迭代对象，故返回自己 def __next__(self): self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值 if self.a > 100000: # 退出循环的条件 raise StopIteration(); return self.a # 返回下一个值
现在，试试把Fib实例作用于for循环：
>>> for n in Fib(): ... print(n) ... 1 1 2 3 5 ... 46368 75025
__getitem__
Fib实例虽然能作用于for循环，看起来和list有点像，但是，把它当成list来使用还是不行，比如，取第5个元素：
>>> Fib()[5] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'Fib' object does not support indexing
要表现得像list那样按照下标取出元素，需要实现__getitem__()方法：
class Fib(object): def __getitem__(self, n): a, b = 1, 1 for x in range(n): a, b = b, a + b return a
现在，就可以按下标访问数列的任意一项了：
>>> f = Fib() >>> f[0] 1 >>> f[1] 1 >>> f[2] 2 >>> f[3] 3 >>> f[10] 89 >>> f[100] 573147844013817084101
但是list有个神奇的切片方法：
>>> list(range(100))[5:10]
[5, 6, 7, 8, 9]
对于Fib却报错。原因是__getitem__()传入的参数可能是一个int，也可能是一个切片对象slice，所以要做判断：
class Fib(object): def __getitem__(self, n): if isinstance(n, int): # n是索引 a, b = 1, 1 for x in range(n): a, b = b, a + b return a if isinstance(n, slice): # n是切片 start = n.start stop = n.stop if start is None: start = 0 a, b = 1, 1 L = [] for x in range(stop): if x >= start: L.append(a) a, b = b, a + b return L
现在试试Fib的切片：
>>> f = Fib() >>> f[0:5] [1, 1, 2, 3, 5] >>> f[:10] [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
但是没有对step参数作处理：
>>> f[:10:2]
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
也没有对负数作处理，所以，要正确实现一个__getitem__()还是有很多工作要做的。
此外，如果把对象看成dict，__getitem__()的参数也可能是一个可以作key的object，例如str。
与之对应的是__setitem__()方法，把对象视作list或dict来对集合赋值。最后，还有一个__delitem__()方法，用于删除某个元素。
总之，通过上面的方法，我们自己定义的类表现得和Python自带的list、tuple、dict没什么区别，这完全归功于动态语言的“鸭子类型”，不需要强制继承某个接口。
__getattr__
正常情况下，当我们调用类的方法或属性时，如果不存在，就会报错。比如定义Student类：
class Student(object): def __init__(self): self.name = 'Michael'
调用name属性，没问题，但是，调用不存在的score属性，就有问题了：
>>> s = Student() >>> print(s.name) Michael >>> print(s.score) Traceback (most recent call last): ... AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
错误信息很清楚地告诉我们，没有找到score这个attribute。
要避免这个错误，除了可以加上一个score属性外，Python还有另一个机制，那就是写一个__getattr__()方法，动态返回一个属性。修改如下：
class Student(object): def __init__(self): self.name = 'Michael' def __getattr__(self, attr): if attr=='score': return 99
当调用不存在的属性时，比如score，Python解释器会试图调用__getattr__(self, 'score')来尝试获得属性，这样，我们就有机会返回score的值：
>>> s = Student() >>> s.name 'Michael' >>> s.score 99
返回函数也是完全可以的：
class Student(object): def __getattr__(self, attr): if attr=='age': return lambda: 25
只是调用方式要变为：
>>> s.age()
25
注意，只有在没有找到属性的情况下，才调用__getattr__，已有的属性，比如name，不会在__getattr__中查找。
此外，注意到任意调用如s.abc都会返回None，这是因为我们定义的__getattr__默认返回就是None。要让class只响应特定的几个属性，我们就要按照约定，抛出AttributeError的错误：
class Student(object): def __getattr__(self, attr): if attr=='age': return lambda: 25 raise AttributeError('\'Student\' object has no attribute \'%s\'' % attr)
这实际上可以把一个类的所有属性和方法调用全部动态化处理了，不需要任何特殊手段。
这种完全动态调用的特性有什么实际作用呢？作用就是，可以针对完全动态的情况作调用。
举个例子：
现在很多网站都搞REST API，比如新浪微博、豆瓣啥的，调用API的URL类似：
如果要写SDK，给每个URL对应的API都写一个方法，那得累死，而且，API一旦改动，SDK也要改。
利用完全动态的__getattr__，我们可以写出一个链式调用：
class Chain(object): def __init__(self, path=''): self._path = path def __getattr__(self, path): return Chain('%s/%s' % (self._path, path)) def __str__(self): return self._path __repr__ = __str__
试试：
>>> Chain().status.user.timeline.list '/status/user/timeline/list'
这样，无论API怎么变，SDK都可以根据URL实现完全动态的调用，而且，不随API的增加而改变！
还有些REST API会把参数放到URL中，比如GitHub的API：
GET /users/:user/repos
调用时，需要把:user替换为实际用户名。如果我们能写出这样的链式调用：
Chain().users('michael').repos
就可以非常方便地调用API了。有兴趣的童鞋可以试试写出来。
__call__
一个对象实例可以有自己的属性和方法，当我们调用实例方法时，我们用instance.method()来调用。能不能直接在实例本身上调用呢？在Python中，答案是肯定的。
任何类，只需要定义一个__call__()方法，就可以直接对实例进行调用。请看示例：
class Student(object): def __init__(self, name): self.name = name def __call__(self): print('My name is %s.' % self.name)
调用方式如下：
>>> s = Student('Michael') >>> s() # self参数不要传入 My name is Michael.
__call__()还可以定义参数。对实例进行直接调用就好比对一个函数进行调用一样，所以你完全可以把对象看成函数，把函数看成对象，因为这两者之间本来就没啥根本的区别。
如果你把对象看成函数，那么函数本身其实也可以在运行期动态创建出来，因为类的实例都是运行期创建出来的，这么一来，我们就模糊了对象和函数的界限。
那么，怎么判断一个变量是对象还是函数呢？其实，更多的时候，我们需要判断一个对象是否能被调用，能被调用的对象就是一个Callable对象，比如函数和我们上面定义的带有__call__()的类实例：
>>> callable(Student()) True >>> callable(max) True >>> callable([1, 2, 3]) False >>> callable(None) False >>> callable('str') False
通过callable()函数，我们就可以判断一个对象是否是“可调用”对象。
小结
Python的class允许定义许多定制方法，可以让我们非常方便地生成特定的类。
本节介绍的是最常用的几个定制方法，还有很多可定制的方法，请参考Python的官方文档。
参考源码：
#python 定制类 示例 #2016-8-30 09:22:34 #MengmengCoding # -*- coding: utf-8 -*- #定义__str__()方法，返回一个好看的字符串 class Student(object): def __init__(self,name): self.name=name def __str__(self): return 'Student object (name: %s)' %self.name __repr__=__str__ print(Student('Michael')) #输出：Student object (name: Michael) ''' 1、未加__str__()方法之前，print(Student('Michael'))输出： <__main__.Student object at 0x109afb190> 为使print(Student('Michael'))时按照自己的意愿输出，可加上 __str__()方法，在该方法中定义输出内容 2、__repr__()返回程序开发者看到的字符串（即不加print，直接敲入变量时） 也就是说，__repr__()是为调试服务的 ''' #实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，可以让一个类被用于for...in循环中 class Fib(object): def __init__(self): self.a,self.b=0,1 #初始化两个计数器a,b def __iter__(self): return self #实例本身就是迭代对象，故返回自己 def __next__(self): self.a,self.b=self.b,self.a+self.b #计算下一个值 if self.a >100000: #退出循环的条件 raise StopIteration(); return self.a #返回下一个值 for n in Fib(): print(n) #实现一个__getitem__()方法，让Fib实例表现得像list那样按照下标取元素 #为了不覆盖前面的Fib类，此处另外定义一个类：Fib_LikeList class Fib_LikeList(object): def __getitem__(self,n): #传入n用于判断类型，int类型或切片类型 if isinstance(n,int): #为int型时 a,b=1,1 #因为下标从0开始，所以一开始即给a,b赋值1,1 for x in range(n): #range(n)等价于range(0,n)，代表从0到n，不包含n a,b=b,a+b return a #a代表当前下标的值，a+b代表当前下标的下一个下标的值 if isinstance(n,slice): start=n.start stop=n.stop if start is None: start=0 a,b=1,1 L=[] #声明一个list，存放切片对应的值 for x in range(stop): if x>=start: L.append(a) a,b=b,a+b return L f=Fib_LikeList() print(f[0]) print(f[5]) print(f[100]) print(f[0:5]) print(f[:10]) #正常情况下，当我们调用类的方法或属性时，如果不存在，就会报错 #要避免这个错误，可以写一个__getattr__()方法，动态返回一个属性 #为了不覆盖前面的Student类，此处另外定义一个类：Student_AddAttr class Student_AddAttr(object): def __init__(self): self.name='Shuke' def __getattr__(self,attr): if attr=='score': return 99 if attr=='age': return lambda:25 #lambda为匿名函数，所以age使用时，要写成函数的形式.age() raise AttributeError('\'Student\' object has no attribute \'%s\'' % attr) s=Student_AddAttr() print(s.name) print(s.score) print(s.age()) # AttributeError: 'Student' object has no attribute 'grade' #print(s.grade) #利用完全动态的__getattr__，可以写出一个链式调用： class Chain(object): def __init__(self,path='Sina'): self._path=path def __getattr__(self,path): return Chain('%s/%s' %(self._path,path)) #每次返回一个Chain类，其初始化值为self._path/path,则下次再遇到‘.’运算符时，还会进入__getattr__()方法中，此时的self._path的值为上一次返回时初始化的值：self._path/path def __str__(self): return self._path #print时输出的内容 __repr__=__str__ #调试时不带print时显示的内容 print(Chain().status.user.timeline.list) #输出：Sina/status/user/timeline/list #定义一个__call__()方法，可以直接对实例进行调用 #为了不覆盖前面的Student类，此处另外定义一个类：Student_Call class Student_Call(object): def __init__(self,name): self.name=name def __call__(self): print('My name is %s.' %self.name) ss=Student_Call('Shuke') ss() #self参数不要传入 #输出：My name is Shuke.
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