符合 Python 风格的对象

符合 Python 风格的对象

在 Python 中，自定义的类也可以表现得像内置类型一样自然，这都得益于鸭子类型：我们只需按照预定行为实现对象所需的方法即可。这篇文章主要介绍自定义类的一些特殊方法，来让类的行为跟真正的 Python 对象一样。

类的特殊方法

类的特殊方法是为了被解释器调用，目的是可以将一些内置的方法用在对象上。比如特殊方法 是为了 函数的调用，我们在使用的时候就可以直接使用 这种写法，而不是 ，如果 a 是自定义对象，Python 就会自己去调用我们自定义的 方法。

Python 中与运算符无关的特殊方法：

与运算符有关的特殊方法：

下面介绍几个常用的特殊方法。

对象表示形式

Python 提供了两种获取对象的字符串表示形式： 和 。

Python 有一个内置 函数，将一个对象用字符串形式表示出来，通过调用 这个特殊方法来实现的。同样， 是通过调用 实现的。

在类中，我们需要实现 或 方法来实现将对象用字符串表示。需要注意的是， 所返回的字符串应该准确无歧义。

而 和 的区别在于，后者是在 函数被使用，或在用 print 函数打印对象的时候才被调用，并且它返回的字符串对终端用户更友好；而一个对象没有 函数， Python 又需要调用它的时候，解释器会用 函数作为代替。

格式化显示

Python 内置的 方法和 方法将各个类型的格式化方法委托给相应的 方法。

如果类中没有定义该方法，在对对象使用 方法时，从 object 继承的方法会返回 。然而在这种情况下，有一种弊端就是如果我们传入格式说明符， 方法会报错。

我们希望得到的结果是对象的每个属性都以我们传入的形式表示出来。举个例子：

类的散列化

为了实现类的散列化，我们需要实现 方法。根据散列化的定义，我们需要保证对象唯一不变，且需要返回对象属性的散列值，所以另外需要实现 方法。

为了保证唯一不变，我们需要将对象属性设置成只读。举个例子：

用 装饰器即可将读值方法标记成特性，只有将对象的属性都设置成不可变，才能实现 方法。这个方法需要返回一个整数，且需要保证相等对象的散列值相同，所以最好的实现方式是使用异或运算来混合各属性的散列值。我们来看看上面这个类的散列值：

classmethod 和 staticmethod

Python 中有两个特殊的装饰器：classmethod、 staticmethod

classmethod ：即类方法，是 Python 专用的。该装饰器定义了该方法是操作类，而不是操作实例，因此类方法的第一个参数时类本身，而不是实例。按照约定，类方法的第一个参数名为 cls 。classmethod 最常见的用途是定义备选构造方法。

staticmethod：即静态方法。该装饰器也会改变方法的调用方式，但第一个参数不是特殊的值。静态方法就是普通的函数，只是碰巧在类的定义体中，所以无法引用类或对象的属性。

举个例子看两者的差别：

输出结果：

类的属性

在 Python 的底层实现中，类的所有对象的属性都存在 属性中，且所有对象的属性共用 。

Python 不能像其他语言一样用 修饰符来创建私有属性，但是有一个简单的机制来避免子类意外覆盖私有属性，即以 开头来标记属性私有化，比如上面例子中 和 属性。这些私有属性存入 中时，属性名变为 + 类名 + 属性名，比如 会变为 。这种语言特性称为名称改写。

需要注意的是，Python 中不会使用单下划线对属性名做特殊处理，不过很多 Python 程序员会严格遵守 “不在类外部访问这种属性” 的约定。

在前面的博客中，我们讲到了 Python 中字典的底层实现，字典的运算速度很快，但相当吃内存。而当类的属性多到一定数量时，我们需要用到 属性，来节省内存。

使用 __slots__ 类属性节省空间

在 Python 中，唯一节省内存的数据结构是元组，所以 属性的实现方法是让解释器在元组中存储实例属性，而不是字典。其定义十分简单：

使用元组的形式也就意味着这些属性不可变。有几点需要注意的是：

每个子类都要定义 属性，因为解释器会忽略继承该属性；

对象只能拥有 中列出的属性，除非将 加入其中；

用户自定义的类中默认有 属性，若想把对象作为弱引用的目标，需要把 也添加到 中。

如果使用得当， 属性能显著节省内存，而该属性的存在是为了优化，不能用此作为限制用户赋值的属性。