魔法方法推開Python進階學習大門
本文轉載自微信公眾號「PythonMind」，作者dongfanger。轉載本文請聯系PythonMind公眾號。
熱愛Python
Python是Guido van Rossum設計出來的讓使用者覺得如沐春風的一門編程語言。2020年11月12日，64歲的Python之父宣布由于退休生活太無聊，自己決定加入Microsoft的DevDiv Team，致力于“確保更好地使用Python”。盡管在國內有些聲音在Diss著Python，認為它太簡單，只是個腳本語言，但是它的發明者對Python的熱情，仍然激勵著我們堅持對Python的熱愛。
龜叔是所有編程語言發明者當中頭發最多的這位。
奇跡時刻
collection.len()是面向對象語言的寫法，len(collection)是Python語言的寫法，這種風格叫做Pythonic。從前者到后者，就像變魔術一樣，一瞬間讓人眼前一亮。這個魔術就是Python魔法方法，或者叫雙下方法，它是用雙下劃線開頭和雙下劃線結尾的特殊方法，比如obj[key]，Python解釋器實際上會轉換成obj.__getitem__(key)來運行，但是使用者并無感知。
__getitem__和__len
____getitem__用來獲取數據，__len__用來返回長度，這2個魔法方法是Python基礎，我們通過一副撲克牌來了解：
- import collections
- # 定義一副牌
- Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])
- class FrenchDeck:
- # 大小
- ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
- # 花色
- suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()
- def __init__(self):
- # 生成一副牌
- self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits
- for rank in self.ranks]
- def __len__(self):
- return len(self._cards)
- def __getitem__(self, position):
- return self._cards[position]
本來我們對這副牌什么都不能做，但是由于實現了__len__，可以使用len()函數查看有多少張牌：
- >>> len(deck)
- 52
由于實現了__getitem__，可以使用中括號索引取值：
- >>> deck[0]
- Card(rank='2', suit='spades')
能進行切片：
- >>> deck[:3]
- [Card(rank='2', suit='spades'), Card(rank='3', suit='spades'), Card(rank='4', suit='spades')]
- >>> deck[12::13]
- [Card(rank='A', suit='spades'), Card(rank='A', suit='diamonds'), Card(rank='A', suit='clubs'), Card(rank='A', suit='hearts')]
能迭代：
- >>> for card in deck: # doctest: +ELLIPSIS
- ... print(card)
- Card(rank='2', suit='spades')
- Card(rank='3', suit='spades')
- Card(rank='4', suit='spades')
- ...
發現沒有，魔法方法是可以用來裝B的!別人寫個類只能get、set，你寫個類還能花式炫技，666。
Python魔法方法是給Python解釋器使用的，一般不需要直接調用，Python會自己去調，比如把len(my_object)寫成my_object.__len__()，就弄巧成拙了。
魔法方法實現運算符
前面例子實現了取值和長度，接著再看一個例子，使用__repr__、__abs__、__bool__、__add__、__mul__，實現運算符：
- from math import hypot
- # 二維向量
- class Vector:
- def __init__(self, x=0, y=0):
- self.x = x
- self.y = y
- # 表達式
- def __repr__(self):
- return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)
- # 絕對值
- def __abs__(self):
- return hypot(self.x, self.y)
- # 布爾值
- def __bool__(self):
- return bool(abs(self))
- # 加法
- def __add__(self, other):
- x = self.x + other.x
- y = self.y + other.y
- return Vector(x, y)
- #乘法
- def __mul__(self, scalar):
- return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
__add__實現了加法：
- >>> v1 = Vector(2, 4)
- >>> v2 = Vector(2, 1)
- >>> v1 + v2
- Vector(4, 5)
__abs__實現了絕對值：
- >>> v = Vector(3, 4)
- >>> abs(v)
- 5.0
__mul__實現了乘法：
- >>> v * 3
- Vector(9, 12)
__repr__實現了對象的字符串表示：
- Vector(4, 5)
否則得到的字符串可能是
__bool__實現了布爾值：
- if Vector(4, 5):
- return True
其他魔法方法
一篇文章是講不完魔法方法的，我們會在后續文章中，繼續探討如何使用和實現它們。
Tips
本小節內容是我看《流暢的Python》第一遍時記錄的知識點：
- collections.namedtuple可以用來創建只有少數屬性但沒有方法的對象，比如
- beer_card = Card('7', 'diamonds')
- 2.random.choice和random.sample不一樣的地方在于，sample是返回序列，choice是返回元素，當使用sample(list, 1)[0]的時候，不如直接使用choice(list)。
- 特殊方法的存在是為了被Python解釋器調用的。
- PyVarObject是表示內存中長度可變的內置對象的C語言結構體。list或str或bytearray的__len__實際上返回的PyVarObject.ob_size屬性，這個比調用一個方法要快的多。
- len之所以不是一個普通方法，是為了讓python自帶的數據結構可以走后門，abs也是同理。
- 很多時候調用__init__方法的目的是，在你自己的子類的__init__方法中調用超類的構造器。
- abs，如果輸入是整數或者浮點數，它返回的是輸入值的絕對值;如果輸入是復數，那么返回這個復數的模。
- __repr__和__str__二選一的話，__repr__更好，因為如果一個對象沒有__str__函數，解釋器會用__repr__作為替代。
- python對象的一個基本要求就是它得有合理的字符串表示形式，這就是數據模型中存在特殊方法__repr__和__str__的原因。
- 為了判定一個值x為真還是為假，python會調用bool(x)，它的背后是調用x.__bool__()。如果不存在，就會調用x.__len__()，返回0為Flase，非0為True。
- python通過運算符重載這一模式提供了豐富的數值類型，除了內置那些，還有decimal.Decimal和fractions.Fraction。
