Python深入01 特殊方法与多范式

Python一切皆对象,但同时,Python还是一个多范式语言(multi-paradigm),你不仅可以使用面向对象的方式来编写程序,还可以用面向过程的方式来编写相同功能的程序(还有函数式、声明式等,我们暂不深入)。Python的多范式依赖于Python对象中的特殊方法(special method)。

特殊方法名的前后各有两个下划线。特殊方法又被成为魔法方法(magic method),定义了许多Python语法和表达方式,正如我们在下面的例子中将要看到的。当对象中定义了特殊方法的时候,Python也会对它们有“特殊优待”。比如定义了__init__()方法的类,会在创建对象的时候自动执行__init__()方法中的操作。

(可以通过dir()来查看对象所拥有的特殊方法,比如dir(1))

运算符

Python的运算符是通过调用对象的特殊方法实现的。比如:

'abc' + 'xyz'               # 连接字符串

实际执行了如下操作:

'abc'.__add__('xyz')

所以,在Python中,两个对象是否能进行加法运算,首先就要看相应的对象是否有__add__()方法。一旦相应的对象有__add__()方法,即使这个对象从数学上不可加,我们都可以用加法的形式,来表达obj.__add__()所定义的操作。在Python中,运算符起到简化书写的功能,但它依靠特殊方法实现。

Python不强制用户使用面向对象的编程方法。用户可以选择自己喜欢的使用方式(比如选择使用+符号,还是使用更加面向对象的__add__()方法)。特殊方法写起来总是要更费事一点。

尝试下面的操作,看看效果,再想想它的对应运算符

(1.8).__mul__(2.0)

True.__or__(False)

内置函数

与运算符类似,许多内置函数也都是调用对象的特殊方法。比如

len([1,2,3])      # 返回表中元素的总数

实际上做的是

[1,2,3].__len__()

相对与__len__(),内置函数len()也起到了简化书写的作用。

尝试下面的操作,想一下它的对应内置函数

(-1).__abs__()

(2.3).__int__()

表(list)元素引用

下面是我们常见的表元素引用方式

li = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(li[3])

上面的程序运行到li[3]的时候,Python发现并理解[]符号,然后调用__getitem__()方法。

li = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(li.__getitem__(3))

尝试看下面的操作,想想它的对应

li.__setitem__(3, 0)

{'a':1, 'b':2}.__delitem__('a')

函数

我们已经说过,在Python中,函数也是一种对象。实际上,任何一个有__call__()特殊方法的对象都被当作是函数。比如下面的例子:

class SampleMore(object):
    def __call__(self, a):
        return a + 5

add = SampleMore()     # A function object
print(add(2))          # Call function    
map(add, [2, 4, 5])    # Pass around function object

add为SampleMore类的一个对象,当被调用时,add执行加5的操作。add还可以作为函数对象,被传递给map()函数。

当然,我们还可以使用更“优美”的方式,想想是什么。

总结

对于内置的对象来说(比如整数、表、字符串等),它们所需要的特殊方法都已经在Python中准备好了。而用户自己定义的对象也可以通过增加特殊方法,来实现自定义的语法。特殊方法比较靠近Python的底层,许多Python功能的实现都要依赖于特殊方法。我们将在以后看到更多的例子。

大黄蜂,还是Camaro跑车

Python的许多语法都是基于其面向对象模型的封装。对象模型是Python的骨架,是功能完备、火力强大的大黄蜂。但是Python也提供更加简洁的语法,让你使用不同的编程形态,从而在必要时隐藏一些面向对象的接口。正如我们看到的Camaro跑车,将自己威风的火药库收起来,提供方便人类使用的车门和座椅。

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