Python奇遇记：特殊方法窥探

什么是特殊方法？当咱们在设计一个类的时候，python中有一个用于初始化的方法$__init__$，相似于java中的构造器，这个就是特殊方法，也叫做魔术方法。简单来讲，特殊方法能够给你设计的类加上一些神奇的特性，好比能够进行python原生的切片操做，迭代、连乘操做等。在python中，特殊方法以双下划线开始，以双下划线结束。

一个大例子

数学中有一个表示数的概念叫作向量，可是python中的数据类型却没有。咱们来设法用python实现它。

首先考虑，向量跟普通的数据类型不一样，传统的数能够直接进行运算，向量则须要对不一样的坐标分别运算。来试试。

首先定义一个类，实现初始化方法。

# 实现向量类型
class Vector:
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

如何实现向量的加法？二维向量中，向量的加法就是每一个坐标分别相加获得的结果。在python中有个$__add__$方法，用来进行加法操做。

class Vector:
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

    # 实现向量加法
    def __add__(self, other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Vector(x, y)

咱们对x和y变量分别进行相加，而后返回Vector。在python你能够对字符串直接用加法拼接起来的原理就在此，python实现了针对字符串的add方法。

实现了加法，乘法的道理同样，分别对每一个坐标单独相乘便可。

class Vector:
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

    # 实现向量加法
    def __add__(self, other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Vector(x, y)
    
    # 实现向量乘法，例如r*3
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)

咱们在进行向量运算时还有一个经常使用的操做是求向量的模，咱们用$__abs__$特殊方法来实现，abs通常用来求一个数的绝对值，向量用不到，用来求模恰好合适。使用math模块中的hypot方法计算$\sqrt(x^2+y^2)$。

class Vector:
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y
    
    # 真假值，若是向量模为0，返回false
    def __bool__(self):
        return bool(abs(self))

    # 实现向量加法
    def __add__(self, other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Vector(x, y)
    
    # 实现向量乘法，例如r*3
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)

    
    # 返回向量的模
    # hypot()返回欧几里德范数 sqrt(x*x + y*y)
    def __abs__(self):
        return hypot(self.x, self.y)

找个例子运行下。

v = Vector(2, 3)
print(v)
v2 = Vector(4, 5)
print(v+v2)
print(v+v2*2)

<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843C50>
<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843EF0>
<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843898>

能够运行了，貌似是正确的，可是输出的结果很奇怪。怎么办？python中有个$__repr__$特殊方法，能够修改控制台输出的样式。

class Vector:
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y
    
    # 真假值，若是向量模为0，返回false
    def __bool__(self):
        return bool(abs(self))

    # 实现向量加法
    def __add__(self, other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Vector(x, y)
    
    # 实现向量乘法，例如r*3
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)
    
    # 返回向量的模
    # hypot()返回欧几里德范数 sqrt(x*x + y*y)
    def __abs__(self):
        return hypot(self.x, self.y)
    
    # 实现__repr__方法，在控制台打印向量时会输出Vector(1, 2)
    # 实现__str__，使用str()返回字符串
    def __repr__(self):
        return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)

实现了$__repr__$方法，咱们就能够在控制台输出Vecotor（x,y）。与之对应的有个$__str__$方法，使用str（）返回相应的字符串，展现给用户。

如今来看下以前程序运行的结果。

v = Vector(2, 3)
print(v)
v2 = Vector(4, 5)
print(v+v2)
print(v+v2*2)
print(abs(v))

Vector(2, 3)
Vector(6, 8)
Vector(10, 13)
3.605551275463989

效果不错。

经过实现特殊方法，自定义类型能够表现的跟内置类型同样，让咱们可以写出更具备python风格的代码。

除了上面说到的几个特殊方法外，python还有差很少80多个特殊方法，好比$__len__$方法能够用来求长度，$__getitem__$可使用haha[2]之类的操做进行切片和迭代等，一样的还有$__setitem__$。

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