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>
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)
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>
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,bdef __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
class Fib(object): def __getitem__(self, n): a, b = 1, 1 for x in range(n): a, b = b, a + b return a
>>> f = Fib() >>> f[0] 1 >>> f[1] 1 >>> f[2] 2 >>> f[3] 3 >>> f[10] 89 >>> f[100] 573147844013817084101
>>> range(100)[5:10] [5, 6, 7, 8, 9]
class Fib(object): def __getitem__(self, n): if isinstance(n, int): a, b = 1, 1 for x in range(n): a, b = b, a + b return a if isinstance(n, slice): start = n.start stop = n.stop a, b = 1, 1 L = [] for x in range(stop): if x >= start: L.append(a) a, b = b, a + b return L
>>> f = Fib() >>> f[0:5] [1, 1, 2, 3, 5] >>> f[:10] [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]
>>> f[:10:2] [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
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'
>>> s = Student() >>> print s.name Michael >>> print s.score Traceback (most recent call last): ... AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
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
>>> s = Student() >>> s.name 'Michael' >>> s.score 99
class Student(object):def __getattr__(self, attr): if attr=='age': return lambda: 25
>>> s.age() 25
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:
http://api.server/user/friends
http://api.server/user/timeline/list
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
>>> Chain().status.user.timeline.list '/status/user/timeline/list'
还有些REST API会把参数放到URL中,比如GitHub的API:
GET /users/:user/repos
Chain().users('michael').repos
__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?类似instance()?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 = namedef __call__(self): print('My name is %s.' % self.name)
>>> s = Student('Michael') >>> s() My name is Michael.
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('string') False
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。
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