Python 部分知識點總結（八）

一、魔術方法

1. __name__：類、函數、方法等的名字
   ?? ??__module__：類定義所在的模塊名
   ? ? ?__class__：對象或類所屬的類
   ? ? ?__bases__：類的基類的元祖，順序為它們在基類列表中出現的順序
   ? ? ?__doc__：類、函數的文檔字符串，如果沒有定義則為?None
   ? ? ?__mro__：類的?mro，class.mro( )?返回的結果保存在 __mro__?中
   ?? ??__dict__：類或實例的屬性，可寫的字典
2. 查看屬性
   __dir__：返回類或者對象的所有成員名稱列表，dir()?函數就是調用 __dir__()，如果提供?__dir__()，則返回屬性的列表（返回值要求必須是可迭代，且只對實例有影響），否則會盡量從?__dir__?屬性中收集信息
   dir()?對于不同類型的對象具有不同的行為：
   ?? ??? ?? ? 模塊對象，返回的列表包含模塊的屬性名
   ?? ??? ?? ? 類型或類對象，返回的列表包含類的屬性名，以及它的基類的屬性名
   ?? ??? ?? ? 否則，返回列表包含對象的屬性名、它的類的屬性名和類的基類的屬性名
3. __hash__：內建函數?hash()?調用的返回值，返回一個整數，如果定義這個方法，該類的實例就可?hash
   __eq__：對應 ==?操作符，判斷兩個對象是否相等，返回?bool?值
   __hash__?方法只是返回一個?hash?值作為?set?的?key，但是去重，還需要? __eq__?來判斷兩個對象是否相當，如果?hash?值相等，只是?hash?沖突，不能說明兩個對象是相等的。
   因此，一般來說，提供 __hash__?方法是為了作為?set?或者?dict?的?key，所以去重要同時提供 __eq__?方法
   列表類不可哈希的原因就是因為源碼中有一句 __hash__ = None，也就是說如果調用 __hash__()?相當于?None()，一定報錯
4. __bool__：內建函數?bool()，或者對象放在邏輯表達式的位置，調用這個函數返回布爾值。沒有定義 __bool__()，就找 __len__() 返回長度，非 0?位就是真。如果 __len__()?也沒有定義，那么所有實例都返回真
5. 可視化
   __repr__：內建函數?repr()?對一個對象獲取字符串表達，調用 __repr__?方法返回字符串表達，如果 __repr__?沒有定義，就直接返回?object ，即顯示內存地址信息
   __str__：str()?函數、內建函數?format()、print()?函數調用，需要返回對象的字符串表達，如果沒有定義，就去調用 __repr__?方法返回字符串表達，如果 __repr__?沒有定義，就直接返回對象的內存地址信息
   __bytes__：byte()?函數調用，返回一個對象的?bytes?表達，即返回?bytes?對象
   class A:
   ????def __init__(self, name, age=18):
   ????????self.name = name
   ????????self.age = age
   ????def __repr__(self):
   ????????return ‘repr: {},{}’.format(self.name, self.age)
   ????def __str__(self):
   ????????return ‘str: {},{}’.format(self.name, self.age)
   ????def __bytes__(self):
   ????????# return ‘repr: {},{}’.format(self.name, self.age)
   ????????import json
   ????????return json.dumps(self.__dict__).encode()
   a = A(‘tom’)
   print(a)? –> 調用 __str__
   print(bytes(a))
   print([a])??–> 列表使用 __str__，但其內部使用 __repr__
   print(str(a))
   print(‘str:a, 1’)??–> 字符串直接輸出沒有引號
   s = ‘1’
   print(s)
   print([‘a’], (s,))??–>? 字符串在基本數據類型內部輸出有引號
   print({s, ‘a’})

   ---

   str: tom,18
   b'{“name”: “tom”, “age”: 18}’
   [repr: tom,18]
   str: tom,18
   str:a, 1
   1
   [‘a’] (‘1’,)
   {‘1’, ‘a’}
6. 運算符重載
   <、<=、==、>、>=、!=? 對應? __lt__、__le__、 __eq__?、__gt__、 __ge__、__ne__
   +、-、*、/、%、//、**、divmod? 對應? __add__、__sub__、__mul__、__truediv__、__mod__、__floordiv__、__pow__、__divmod__
   +=、-=、*=、/=、%=、//=、**=? 對應? __iadd__、__isub__、__imul__、__itruediv__、__imod__、__ifloordiv__、__ipow__
7. __lt__、__le__、 __eq__?、__gt__、 __ge__、__ne__ 是比較大小必須實現的方法，但是全部寫完太麻煩，使用 @functools.total_ordering 裝飾器就可以大大簡化代碼，但是要求 __eq__ 必須實現，其它方法實現其一即可
   from functools import total_ordering
   @total_ordering
   class Person:
   ????def __init__(self, name, age):
   ????????self.name = name
   ????????self.age = age
   ????def __eq__(self, other):
   ????????return self.age == other.age
   ????def __gt__(self, other):
   ????????return self.age > other.age
8. 容器相關方法
   __len__：內建函數 len()，返回對象的長度（>=0 的整數），如果把對象當作容器類型看，就如同 list 或者 dict。bool() 函數調用的時候，如果沒有 __bool__ 方法，則會看 __len__ 方法是否存在，存在返回非 0 為真
   __iter__：迭代容器時調用，返回一個新的迭代器對象
   __contains__：in?成員運算符，沒有實現，就調用 __iter__?方法遍歷
   __getitem__：實現?self[key]?訪問，序列對象，key?接受整數為索引，或者切片。對于?set?和?dict，key?為?hashable。key?不存在引發?KeyError?異常
   __setitem__：和 __getitem__?的訪問類似，是設置值的方法
   __missing__：字典或其子類使用 __getitem__()?調用時，key?不存在執行該方法
9. 購物車代碼實現：
   class Cart:
   ????def __init__(self):
   ????????self.items = []
   ????def __len__(self):
   ????????return len(self.items)
   ????def additem(self, item):
   ????????self.items.append(item)
   ????def __iter__(self):
   ????????return iter(self.items)
   ????def __getitem__(self, index):
   ????????return self.items[index]
   ????def __setitem__(self, key, value):
   ????????self.items[key] = value
   ????def __str__(self):
   ????????return str(self.items)
   ????def __add__(self, other):
   ????????self.items.append(other)
   ????????return self
   cart = Cart()
   cart.additem(1)
   cart.additem(‘abc’)
   cart.additem(3)
   print(len(cart))
   print(bool(cart))
   for x in cart:
   ????print(x)
   print(3 in cart)
   print(2 in cart)
   print(cart[1])
   cart[1] = ‘xyz’
   print(cart)
   print(cart + 4 + 5 + 6)
   print(cart.__add__(17).__add__(18))

   ---

   3
   True
   1
   abc
   3
   True
   False
   abc
   [1, ‘xyz’, 3]
   [1, ‘xyz’, 3, 4, 5, 6]
   [1, ‘xyz’, 3, 4, 5, 6, 17, 18]
10. 函數即對象，對象 foo 加上 ()，就是調用對象的 __call__() 方法
    ?? ??? ?__call__()：類中定義一個此方法，實例就可以像函數一樣調用
11. 緩存數據，便于檢索的斐波那契數列
    class Fib:
    ????def __init__(self):
    ????????self.items = [0, 1, 1]
    ????def __call__(self, index):
    ????????return self[index]
    ????def __iter__(self):
    ????????return iter(self.items)
    ????def __len__(self):
    ????????return len(self.items)
    ????def __getitem__(self, index):
    ????????if index <= 0:
    ????????????raise IndexError(‘Wrong Index’)
    ????????if index < len(self.items):
    ????????????return self.items[index]
    ????????for i in range(len(self), index+1):
    ????????????self.items.append(self.items[i-1] + self.items[i-2])
    ????????return self.items[index]
    ????def __str__(self):
    ????????return str(self.items)
    ????__repr__ = __str__
    f = Fib()
    print(f(10), len(f))
    print(f(5), len(f))
    for x in f:
    ????print(x)
    print(f[5], f[6])

二、上下文管理

1. 當一個對象同時實現了 __enter__() 和 __exit__() 方法，它就屬于上下文管理的對象
   __enter__：進入與此對象相關的上下文，如果存在該方法， with 語法會把該方法的返回值作為綁定到 as 子句中指定的變量上
   __exit__：退出與此對象相關的上下文
   實例調用順序是：先調用 __init__，再調用 __enter__，再執行 with 內部的語句塊，最后調用 __exit__
   ?? ??? ??? ??? ??? ??? ?? ?如果 with 內部語句塊有錯誤，也會調用 __exit__，所以上下文管理是安全的
   ?? ??? ??? ??? ??? ??? ?? ?如果調用 sys.exit()，會退出當前解釋器，但是還是會調用 __exit__
2. __enter__?方法沒有其他參數
   __exit__（self, exc_type, exc_value, traceback）如果該上下文退出時沒有異常，這三個參數都為?None；如果有異常，exc_type?代表異常類型，exc_value?代表異常的值，traceback?代表異常的追蹤信息
   但是如果 __exit__?方法返回一個等效?True?的值，則壓制異常，否則，繼續拋出異常
   class Point:
   ????def __init__(self):
   ????????print(‘init’)
   ????def __enter__(self):
   ????????print(‘enter’)
   ????????return self
   ????def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
   ????????print(‘type:’, exc_type)
   ????????print(‘val:’, exc_val)
   ????????print(‘tb:’, exc_tb)
   ????????print(‘exit’)
   ????????return “abc”
   p = Point()
   with p as f:
   ????raise Exception(‘New Error’)
   ????print(‘do sth’)
   print(‘outer’)

   ---

   init
   enter
   type: <class ‘Exception’>
   val: New Error
   tb: <traceback object at 0x000001A4F146BE08>
   exit
   outer
3. 類既可以用在上下文管理，又可以用作裝飾器
   import datetime
   import time
   from functools import wraps
   class TimeIt:
   ????def __init__(self, fn):
   ????????self.fn = fn
   ????????wraps(fn)(self)
   ????def __enter__(self):
   ????????self.start = datetime.datetime.now()
   ????????return self
   ????def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
   ????????delta = (datetime.datetime.now() – self.start).total_seconds()
   ????????print(self.fn.__name__, delta)
   ????def __call__(self, *args, **kwargs):
   ????????self.start = datetime.datetime.now()
   ????????ret = self.fn(*args, **kwargs)
   ????????self.delta = (datetime.datetime.now() – self.start).total_seconds()
   ????????print(self.fn.__name__, self.delta)
   ????????return ret
   @TimeIt
   def add(x, y):
   ????“””This is function.”””
   ????time.sleep(2)
   ????return x + y
   print(add(10, 5))
   print(add.__doc__)
   print(‘====================’)
   with TimeIt(add) as timeitobj:
   ????print(timeitobj(11, 122))
   print(TimeIt(add).__doc__)

   ---

   add 2.000007
   15
   This is function.
   ====================
   add 2.000533
   133
   add 2.000533
   This is function.
4. 上下文應用場景
   ?? ?? ? 增強功能：在代碼執行的前后增加代碼，以增強其功能，類似裝飾器的功能
   ?? ?? ? 資源管理：打開了資源需要關閉，例如 文件對象、網絡連接、數據庫連接等
   ?? ?? ? 權限驗證：在執行代碼之前，做權限的驗證，在 __enter__ 中處理
5. contextlib.contextmanager：它是一個裝飾器實現上下文管理，裝飾一個函數，而不用像類一樣實現，__enter__ 和 __exit__ 方法
   要求：必須有?yield，就算增加一個異常，也能保證?exit?的執行
   ?? ??? ?? yield?之前的當做 __enter__?方法執行
   ?? ?? ? ? yield?之后的當做 __exit__?方法執行
   ?? ?? ? ? yield?的值作為 __enter__?的返回值
   import contextlib
   import datetime
   import time
   @contextlib.contextmanager
   def add(x, y):
   ????start = datetime.datetime.now()
   ????try:
   ????????yield x + y
   ????finally:
   ????????delta = (datetime.datetime.now() – start).total_seconds()
   ????????print(delta)
   with add(4, 5) as f:
   ????# raise Exception(‘Error’)
   ????time.sleep(2)
   ????print(f)

三、反射

1. 運行時，區別于編譯時，指的是程序被加載到內存中執行的時候
   ?? ??反射，reflection，指的是運行時獲取類型定義信息
   ? ? ?在 Python?中，能夠通過一個對象，找出其?type、class、attribute?或者?method?的能力，稱為反射或自省
   ? ? ?具有反射能力的函數有：type()、isinstance()、callable()、dir()、getattr()
2. getattr(object, name[, default])：通過?name?返回?object?的屬性值，當屬性不存在，將使用?default?返回，如果沒有?default，則拋出?AttribteError。?name?必須為字符串
   setattr(object,?name, value)：object?的屬性存在，則覆蓋，不存在，則新增
   hasattr(object, name)：判斷對象是否有這個名字的屬性，name?必須為字符串
   這種動態增刪屬性的方式是運行時改變類或者實例的方式，但是裝飾器或?Mixin?都是定義時就決定了，因此反射能力具有更大的靈活性
3. 通過名稱找對象的方法，命令分發器的代碼實現
   class Dispatcher:
   ????def __init__(self):
   ????????self._run()
   ????def cmd1(self):
   ????????print(“I’m cmd1”)
   ????def cmd2(self):
   ????????print(“I’m cmd2”)
   ????def _run(self):
   ????????while 1:
   ????????????cmd = input(‘Please input a command:’).strip()
   ????????????if cmd == ‘quit’:
   ????????????????break
   ????????????getattr(self, cmd, lambda : print(‘Unknow Command {}’.format(cmd)))()
   Dispatcher()
4. __getattr__：一個類的屬性會按照繼承關系找，如果找不到，就會執行 __getattr__? 方法，如果沒有此方法，則會拋出 AttributeError 異常找不到屬性
   屬性查找順序為：instance.__dict__? –> instance.__class__.__dict__? –>? 繼承的祖先類（直到 object）的 __dict__? –> 找不到? –>? 調用 __getattr__()
   __setattr__：實例通過 點 設置屬性，如同 self.x = x，就會調用 __setattr__()，屬性要加到 __dict__ 中，就需要自己完成
   此方法可以攔截對實例屬性的增加、修改操作，如果要設置生效，需要自己操作實例的 __dict__
   ????def __setattr__(self, key, value):
   ????????print(key, value)
   ????????self.__dict__[key] = value
   __delattr__：可以阻止通過實例刪除屬性的操作，但是通過類依然可以刪除屬性
   __getattribute__：實例的所有屬性訪問，第一個都會調用此方法，它阻止了屬性的查找，該方法應該返回（計算后的）值或者拋出?AttributeError?異常
   它的?return?值將作為屬性查找的結果，如果拋出?AttributeError?異常，則會直接調用 __getattr__?方法，因為表示屬性沒有找到
   為了避免在該方法中無限的遞歸，它的實現應該永遠調用基類的同名方法，以訪問需要的任何屬性，例如?object.__getattribute__(slef, name)
5. 總結
   __getattr__()：當通過搜索實例、實例的類及祖先類查不到屬性，就會調用此方法
   __setattr__()：通過?點?訪問實例屬性，進行增加、修改都要調用它
   __delattr__()：當通過實例來刪除屬性時調用此方法
   __getattribute__：實例所有的屬性調用都從這個方法開始