02 Python 魔法函数和元类

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mb5fd86ac270497 2021-09-28 13:24:00

魔法函数

一个类中的魔法函数继承自 object 类
在Python的类中存在一些特殊的方法，这些方法都是 __方法__ 格式，这种方法在内部均有特殊的含义，接下来我们来讲一些常见的特殊成员：

__init__，初始化方法

class Foo(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name


obj = Foo("小三")

__new__，构造方法

class Foo(object):
    def __init__(self, name):
        print("第二步：初始化对象，在空对象中创建数据")
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("第一步：先创建空对象并返回")
        return object.__new__(cls)
        # return super().__new__(cls) # 官方文档 


obj = Foo("小三")

# 流程
# __new__(cls, *args, **kwargs) 用于创建一个空对象 
# __init__(self) 初始化对象， 在空对象中创建数据

class A:
    def __init__(self, name, age):
        """ 
        	接收 __new__() 的返回值，当作参数传递到 self 中。
			当 obj = A() 类被对象示例化时， 触发 __init__() 函数。
		"""
        # print(self)
        print(self)
        print("init")
        print(name)
        print(age)

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        """ 
         	当类加() 执行时，触发 __new__() 方法 
        	cls:表示当前的类 例如 A()；本质是将 A 作为参数，传给 cls。
        	__new__ 函数的返回值是将 一个对象 作为 self 参数传入到 __init__(self) 函数中。
        """
        print(args)
        print(kwargs)
        print("new")
        print(cls.__name__)
        a = super().__new__(cls)
        print(a)
        return a


# A("hello", age=10)
# A.__new__(A, "hello", age=10)

__call__

class Foo(object):
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print("执行call方法")


obj = Foo()
obj()

__str__

class Foo(object):

    def __str__(self):
        return "哈哈哈哈"


obj = Foo()
data = str(obj)
print(data)

__dict__

class Foo(object):
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


obj = Foo("小三",19)
print(obj.__dict__)

__getitem__、__setitem__、__delitem__

class Foo(object):

    def __getitem__(self, item):
        pass

    def __setitem__(self, key, value):
        pass

    def __delitem__(self, key):
        pass


obj = Foo("小三", 19)

obj["x1"]
obj['x2'] = 123
del obj['x3']

__enter__、__exit__

class Foo(object):

    def __enter__(self):
        print("进入了")
        return 666

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        print("出去了")


obj = Foo()
with obj as data:
    print(data)

超前知识：数据连接，每次对远程的数据进行操作时候都必须经历。
1.连接 = 连接数据库
2.操作数据库
3.关闭连接

class SqlHelper(object):

    def __enter__(self):
        self.连接 = 连接数据库
        return 连接

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.连接.关闭

        
        
with SqlHelper() as 连接:
    连接.操作..
    
    
with SqlHelper() as 连接:
    连接.操作...

# 面试题（补充代码，实现如下功能）

class Context:
    
    def do_something(self):
        print('内部执行')


with Context() as ctx:
    print('内部执行')
    ctx.do_something()

上下文管理的语法。

__add__ 等。

class Foo(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __add__(self, other):
        return "{}-{}".format(self.name, other.name)


v1 = Foo("alex")
v2 = Foo("sb")

# 对象+值，内部会去执行 对象.__add__方法，并将+后面的值当做参数传递过去。
v3 = v1 + v2
print(v3)

__iter__

迭代器

# 迭代器类型的定义：
    1.当类中定义了 __iter__ 和 __next__ 两个方法。
    2.__iter__ 方法需要返回对象本身，即：self
    3. __next__ 方法，返回下一个数据，如果没有数据了，则需要抛出一个StopIteration的异常。
	官方文档：https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#iterator-types
        
# 创建 迭代器类型 ：
	class IT(object):
        def __init__(self):
            self.counter = 0

        def __iter__(self):
            return self

        def __next__(self):
            self.counter += 1
            if self.counter == 3:
                raise StopIteration()
            return self.counter

# 根据类实例化创建一个迭代器对象：
    obj1 = IT()
    
    # v1 = obj1.__next__()
    # v2 = obj1.__next__()
    # v3 = obj1.__next__() # 抛出异常
    
    v1 = next(obj1) # obj1.__next__()
    print(v1)

    v2 = next(obj1)
    print(v2)

    v3 = next(obj1)
    print(v3)


    obj2 = IT()
    for item in obj2:  # 首先会执行迭代器对象的__iter__方法并获取返回值，一直去反复的执行 next(对象) 
        print(item)
        
迭代器对象支持通过next取值，如果取值结束则自动抛出StopIteration。
for循环内部在循环时，先执行__iter__方法，获取一个迭代器对象，然后不断执行的next取值（有异常StopIteration则终止循环）。

生成器

# 创建生成器函数
    def func():
        yield 1
        yield 2
    
# 创建生成器对象（内部是根据生成器类generator创建的对象），生成器类的内部也声明了：__iter__、__next__ 方法。
    obj1 = func()
    
    v1 = next(obj1)
    print(v1)

    v2 = next(obj1)
    print(v2)

    v3 = next(obj1)
    print(v3)


    obj2 = func()
    for item in obj2:
        print(item)

如果按照迭代器的规定来看，其实生成器类也是一种特殊的迭代器类（生成器也是一个中特殊的迭代器）。

可迭代对象

# 如果一个类中有__iter__方法且返回一个迭代器对象 ；则我们称以这个类创建的对象为可迭代对象。

class Foo(object):
    
    def __iter__(self):
        return 迭代器对象(生成器对象)
    
obj = Foo() # obj是 可迭代对象。

# 可迭代对象是可以使用for来进行循环，在循环的内部其实是先执行 __iter__ 方法，获取其迭代器对象，然后再在内部执行这个迭代器对象的next功能，逐步取值。
for item in obj:
    pass

class IT(object):
    def __init__(self):
        self.counter = 0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == 3:
            raise StopIteration()
        return self.counter


class Foo(object):
    def __iter__(self):
        return IT()


obj = Foo() # 可迭代对象


for item in obj: # 循环可迭代对象时，内部先执行obj.__iter__并获取迭代器对象；不断地执行迭代器对象的next方法。
    print(item)

# 基于可迭代对象&迭代器实现：自定义range
class IterRange(object):
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        self.counter = -1

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        self.counter += 1
        if self.counter == self.num:
            raise StopIteration()
        return self.counter


class Xrange(object):
    def __init__(self, max_num):
        self.max_num = max_num

    def __iter__(self):
        return IterRange(self.max_num)


obj = Xrange(100)

for item in obj:
    print(item)

class Foo(object):
    def __iter__(self):
        yield 1
        yield 2


obj = Foo()
for item in obj:
    print(item)

# 基于可迭代对象&生成器 实现：自定义range

class Xrange(object):
    def __init__(self, max_num):
        self.max_num = max_num

    def __iter__(self):
        counter = 0
        while counter < self.max_num:
            yield counter
            counter += 1


obj = Xrange(100)
for item in obj:
    print(item)

常见的数据类型：

v1 = list([11,22,33,44])

v1是一个可迭代对象，因为在列表中声明了一个 __iter__ 方法并且返回一个迭代器对象。

from collections.abc import Iterator, Iterable

v1 = [11, 22, 33]
print( isinstance(v1, Iterator) )  # false，判断是否是迭代器；判断依据是__iter__ 和 __next__。
v2 = v1.__iter__()
print( isinstance(v2, Iterator) )  # True



v1 = [11, 22, 33]
print( isinstance(v1, Iterable) )  # True，判断依据是是否有 __iter__且返回迭代器对象。

v2 = v1.__iter__()
print( isinstance(v2, Iterable) )  # True，判断依据是是否有 __iter__且返回迭代器对象。

元类

创建类的其他方法

class_name = "User"
class_base = (object, )
class_body = """
def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

def func(self):
    print(self.name)
"""

class_dict = {}
exec(class_body, globals(), class_dict)
print(class_dict)


class MyType(type):

    def __init__(self, class_name, class_bases=None, class_dict=None):
        super(MyType, self).__init__(class_name, class_bases, class_dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)
        self.__init__(obj, *args, **kwargs)
        return obj


User = MyType(class_name, class_base, class_dict)
user_obj = User("hxc", 18)
print(user_obj.name)

元类是创建类的类，所有类的元类都是 type
人话：就是你创建一个类的时候，本质上是 type 帮你创建的这个类

class MyType(type):

    def __init__(self, class_name, class_bases=None, class_dict=None):
        super(MyType, self).__init__(class_name, class_bases, class_dict)  # 此处继承调用的是父类 type 中的 __init__ 方法

    def __call__(self, *args, **kwargs):		     # 当你申请对象时 就会触发此函数 object = ClassName()
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)    # 元类 type 中， 要求 __new__(self, *args, **kwargs) 是这种方式传参
        self.__init__(obj, *args, **kwargs)


class Foo(object):
    __metaclass__ = MyType  # Foo = MyType()

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls)   # 父类创建的空对象 本身是一种数据结构，可以 对象.变量 = "value" 形式赋值


obj = Foo("hxc")  # obj = Foo("hxc") = MyType()("hxc")  此时触发 MyType 中的 __call__ 方法
print(obj.name)

# 代码执行顺序：
# 1 Foo("hxc")
# 2 __metaclass__ = MyType 相当于执行 Foo = MyType()
# 3 执行 MyType 中的 __init__ 函数 class_name:类名； class_bases:父类; class_dict: 名称空间
# 4 执行 MyType 中的 __call__ 函数 得到返回值 返回给对象 obj

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