在python中,有的名称会在前面和后面加上两个下划线,由这些名字组成的集合所包含的方法称为魔法方法(或者是特殊方法)。如果对象实现了这些方法中的某一个,那么这个方法会在特殊的情况下(确切地说是根据名字)被python调用。而几乎没有直接调用它们的必要。
这里会详细讨论一些重要的魔法方法(最重要的是__init__方法和一些处理对象访问的方法,这些方法允许你创建自己的序列或者是映射),还会处理属性(通过property函数来处理)。
一. 构造方法
1.1 介绍与创建
首先要讨论的第一个魔法方法是构造方法,它代表着类似于以前例子中使用过的那种名为init的初始化方法。但构造方法和其他普通方法不同的地方在于,当一个对象被创建后,会立即调用构造方法。
在python中创建一个构造方法只要将init方法的名字从简单的init修改为魔法版本__init__即可:
__metaclass__ = type class FooBar: def __init__(self): self.somevar = 42
如果给构造方法传几个参数的话,要怎么做呢:
__metaclass__ = type class FooBar: def __init__(self,value = 42): self.somevar = value
因为参数是可选的,所以你可以继续,当做什么事情都没发生:
>>> s = FooBar(100) >>> s.somevar 100
1.2 重写一般方法和特殊的构造方法
重写是继承机制中的一个重要内容,对于构造方法尤其重要。构造方法用来初始化新创建对象的状态,大多数子类不仅要拥有自己的初始化代码,还要拥有超类的初始化代码。当一个类的构造方法被重写,那么就需要调用超类的构造方法,否则对象可能不会被正确地初始化。
__metaclass__ = type class Bird: def __init__(self): self.hungry = True def eat(self): if self.hungry: print "Aaaah..." self.hungry = False else: print 'No,thanks' class SongBird(Bird): def __init__(self): self.sound = 'Squark!' def sing(self): print self.sound
下面介绍2种重写构造函数的方法:调用超类构造方法的未绑定版本,或者使用super函数。
(1)调用超类构造方法的未绑定版本
class SongBird(Bird): def __init__(self): Bird.__init__(self) self.sound = 'Squark!' def sing(self): print self.sound
在调用一个实例的方法时,该方法的self参数会被自动绑定到实例上。但是如果直接调用类的方法,那么就没有实例会被绑定。这样就可以*第提供需要的self参数。这样的方法称为未绑定方法。
通过将当前的实例作为self参数提供给未绑定方法,SongBird就能使用其超类构造方法的所有实现,也就是说属性hungry能被设置。
(2)使用super函数
如果读者不想坚守旧版python阵营的话,那么就应该使用super函数。当前的类和对象都可以作为super函数的参数使用,调用函数返回的对象的任何方法都是调用超类的方法,而不是当前类的方法。可以直接使用super(SongBird,self)。
class SongBird(Bird): def __init__(self): super(SongBird,self).__init__() self.sound = 'Squark!' def sing(self): print self.sound
二. 成员访问
本节会讨论一个有用的魔法方法集合,它可以创建行为类似于序列或映射的对象。
2.1 基本的序列和映射规则
序列和映射是对象的集合。为了实现它们的基本行为,如果对象是不可变的,那么就需要2个魔法方法,如果是可变的则需要4个:
(1)__len__(self):这个方法返回集合中所含项目的数量。如果返回0,会被当做一个布尔变量中的假值处理;
(2)__getitem__(self,key):这个方法返回与所给键对应的值。
(3)__setitem__(self,key,value):这个方法按照一定的方式存储和key相关的value,该值随后可使用__getitem__来获取。当然,只能为可修改对象定义这个方法。
(4)__delitem__(self,key):这个方法都在对一部分对象使用del语句时被调用,同时必须删除和元素相关的键。
2.2 子类化列表,字典和字符串
标准库有3个关于序列和映射规则(UserList,UserString和UserDict)可以立即使用的实现“只想在一个操作中自定义行为,那么其他的方法都不要实现”。在较新版本的Python中,可以子类化内建类型。
因此,如果希望实现一个和内建列表行为类似的序列,可以使用子类list。下面来看看带访问计数的列表:
__metaclass__ = type class CouterList(list): def __init__(self,*arg): super(CounterList,self).__init__(*arg) self.counter = 0 def __getitem__(self,index): self.counter += 1 return super(CounterList,self).__getitem__(index)
CountList类严重依赖于它的子类化超类(list)的行为,它没有重写任何的方法都能被直接使用。在2个被重写的方法中,super方法被用来调用相应的超类的方法,只在__init__中添加了所需的初始化counter特性的行为,并在__getitem__中更新了counter特性。
三. 属性
访问器是一个简单的方法,它能够使用getHeight,setHeight这样的名字来得到或者重绑定一些特性。如果在访问给定的特性时必须要采取一些行动,那么像这样的封装状态变量就很重要。
3.1 property函数
__metaclass__ = type class Rectangle: def __init__(self): self.width = 0 self.height = 0 def setSize(self,size): self.width,self.height = size def getSize(self): return self.width,self.height
上面的代码中,当计算面积或者对角线长度时就要考虑size是怎么实现的,如果将size变成一个真正的特性,这样width和height就能动态算出。那么怎么解决呢?把所有属性都放到访问器方法中?但是如果有很多简单的特性,那就要写很多访问器方法了,它们除了返回或者设置特性就不做任何事了。
幸好,python能隐藏访问器方法,让所有特性看起来一样,这些通过访问器定义的特性被称为属性,在新式类中可以使用property函数,创建属性。
它的使用很简单,只需要增加一行代码:
__metaclass__ = type class Rectangle: def __init__(self): self.width = 0 self.height = 0 def setSize(self,size): self.width,self.height = size def getSize(self): return self.width,self.height size = property(getSize,setSize)
property函数创建了一个属性,其中访问器函数被用做参数,这个属性命名为size,这样一来就不用担心它是怎么实现的了。可以用同样的方式处理width,height和size:
>>> r = Rectangle() >>> r.width = 10 >>> r.height = 5 >>> r.size (10, 5) >>> r.size = 150,100 >>> r.width 150
很明显,size特性仍然取决于getSize和setSize中的计算,但它看起来就像普通的属性一样。
实际上,property函数可以用0,1,2,3或者4个参数来调用。如果没有参数,产生的属性既不可读,也不可写。如果只使用一个参数(一个取值方法),产生的属性是只读的。第三个参数是一个用于删除特性的方法,第四个参数是一个文档字符串。property的4个参数分别被叫做fget,fset,fdel和doc。
理论上说,在新式类中应该使用property函数而不是访问器方法。
3.2 静态方法和类成员方法
静态方法和类成员方法分别在创建时分别被装入Staticmethod类型和Classmethod类型的对象中。静态方法的定义没有self参数,且能够被类本身直接调用。类方法在定义时需要名为cls的类似于self的参数,类成员方法可以直接被类的具体对象调用,但cls参数是自动被绑定到类的。
在python2.4中,为这样的包装方法引入了一个叫做装饰器的新语法,使用@操作符,在方法(或者函数)的上方将装饰器列出,从而指定一个或者更多的装饰器。
__metaclass__ = type class MyClass: @staticmethod def smeth(): print 'this is a static method' @classmethod def cmeth(cls): print 'this is a class method of ',cls
定义好之后,可以如下那样使用:
>>> MyClass.smeth() this is a static method >>> MyClass.cmeth() this is a class method of <class '__main__.MyClass'>
3.3 __getattr__,__setattr__和它的朋友们
拦截对象的所有特性访问是可能的,这样可以用旧式类实现属性。为了在访问特性时可以执行代码,必须使用一些魔法方法:(在旧式类中只需要后3个)
(1)__getattribute__(self,name):当特性name被访问时自动被调用(只能在新式类中使用);
(2)__getattr__(self,name):当特性name被访问且对象没有相应的特性时被自动调用;
(3)__setattr__(self,name,value):当试图给name赋值时会被自动调用;
(4)__delattr__(self,name):当试图删除特性name时被自动调用;
__metaclass__ = type class Rectangle: def __init__(self): self.width = 0 self.height = 0 def __setattr__(self,name,value): if name == 'size': self.width,self.height = size else: self.__dict__[name] = value def __getattr__(self,name): if name == 'size': return self.width,self.height else: raise AttributeError