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Python中常见魔法方法介绍

魔法方法 (Magic Methods) 是Python中的内置函数，一般以双下划线开头和结尾，例如__ init__ 、 __del__ 等。之所以称之为魔法方法，是因为这些方法会在进行特定的操作时会自动被调用。

在Python中，可以通过dir()方法来查看某个对象的所有方法和属性，其中双下划线开头和结尾的就是该对象的魔法方法。以字符串对象为例：

可以看到字符串对象有 __add__ 方法，所以在Python中可以直接对字符串对象使用"+"操作，当Python识别到"+"操作时，就会调用该对象的 __add__ 方法。有需要时我们可以在自己的类中重写 __add__ 方法来完成自己想要的效果。

我们重写了 __add__ 方法，当Python识别"+"操作时，会自动调用重写后的 __add__ 方法。可以看到，魔法方法在类或对象的某些事件出发后会自动执行，如果希望根据自己的程序定制特殊功能的类，那么就需要对这些方法进行重写。使用魔法方法，我们可以非常方便地给类添加特殊的功能。

1、构造与初始化

__ new __ 、 __ init __ 这两个魔法方法常用于对类的初始化操作。上面我们创建a1 = A("hello")时，但首先调用的是 __ new __ ;初始化一个类分为两步:

a.调用该类的new方法，返回该类的实例对象

b.调用该类的init方法，对实例对象进行初始化。

__new__ (cls, *args, **kwargs)至少需要一个cls参数，代表传入的类。后面两个参数传递给 __ init __ 。在 __ new __ 可以决定是否继续调用 __ init __ 方法，只有当 __ new __ 返回了当前类cls的实例，才会接着调用 __ init __ 。结合 __ new __ 方法的特性，我们可以通过重写 __ new __ 方法实现Python的单例模式：

可以看到虽然创建了两个对象，但两个对象的地址相同。

2、控制属性访问这类魔法

方法主要对对象的属性进行访问、定义、修改时起作用。主要有：

__getattr__(self, name): 定义当用户试图获取一个属性时的行为。

__getattribute__(self, name)：定义当该类的属性被访问时的行为（先调用该方法，查看是否存在该属性，若不存在，接着去调用getattr）。

__setattr__(self, name, value)：定义当一个属性被设置时的行为。

当初始化属性时如self.a=a时或修改实例属性如ins.a=1时本质时调用魔法方法self. __ setattr __ (name,values)；当实例访问某个属性如ins.a本质是调用魔法方法a. __ getattr __ (name)

3、容器类操作

有一些方法可以让我们自己定义自己的容器，就像Python内置的List,Tuple,Dict等等；容器分为可变容器和不可变容器。

如果自定义一个不可变容器的话，只能定义__ len__ 和__ getitem__ ；定义一个可变容器除了不可变容器的所有魔法方法，还需要定义__ setitem__ 和__ delitem__ ；如果容器可迭代。还需要定义__ iter __。

__len__(self):返回容器的长度

__getitem__(self,key):当需要执行self[key]的方式去调用容器中的对象，调用的是该方法

__setitem__(self,key,value):当需要执行self[key] = value时，调用的是该方法

__iter__(self):当容器可以执行 for x in container:，或者使用iter(container)时，需要定义该方法

下面举一个例子，实现一个容器，该容器有List的一般功能，同时增加一些其它功能如访问第一个元素，最后一个元素,记录每个元素被访问的次数等。

这类方法的使用场景主要在你需要定义一个满足需求的容器类数据结构时会用到，比如可以尝试自定义实现树结构、链表等数据结构（在collections中均已有），或者项目中需要定制的一些容器类型。

魔法方法在Python代码中能够简化代码，提高代码可读性，在常见的Python第三方库中可以看到很多对于魔法方法的运用。

因此当前这篇文章仅是抛砖引玉，真正的使用需要在开源的优秀源码中以及自身的工程实践中不断加深理解并合适应用。

相关问答

Q1: python下划线定义属性

类的私有变量和私有方法

在Python中可以通过在属性变量名前加上双下划线定义属性为私有属性

特殊变量命名

1、 _xx 以单下划线开头的表示的是protected类型的变量。即保护类型只能允许其本身与子类进行访问。若内部变量标示，如： 当使用“from M import”时，不会将以一个下划线开头的对象引入 。

2、 __xx 双下划线的表示的是私有类型的变量。只能允许这个类本身进行访问了，连子类也不可以用于命名一个类属性（类变量），调用时名字被改变（在类FooBar内部，__boo变成_FooBar__boo,如self._FooBar__boo）

3、 __xx__定义的是特列方法。用户控制的命名空间内的变量或是属性，如init , __import__或是file 。只有当文档有说明时使用，不要自己定义这类变量。 （就是说这些是python内部定义的变量名）

在这里强调说一下私有变量,python默认的成员函数和成员变量都是公开的,没有像其他类似语言的public,private等关键字修饰.但是可以在变量前面加上两个下划线"_",这样的话函数或变量就变成私有的.这是python的私有变量轧压(这个翻译好拗口),英文是(private name mangling.) **情况就是当变量被标记为私有后,在变量的前端插入类名,再类名前添加一个下划线"_",即形成了_ClassName__变量名.**

Python内置类属性

__dict__ : 类的属性（包含一个字典，由类的数据属性组成）

__doc__ :类的文档字符串

__module__: 类定义所在的模块（类的全名是'__main__.className'，如果类位于一个导入模块mymod中，那么className.__module__ 等于 mymod）

__bases__ : 类的所有父类构成元素（包含了一个由所有父类组成的元组）

Q2: Python中的下横线是什么意思

Python中的下横线是什么意思

下划线一般有两种情况：

1、两边都有两个下划线的情况：这一般是指内建预定义属性，这种内建预定义属性。

2、中间一根下划线：这个命名中两个单词的分割线，这个以前OO编程中单词首字母大写差不多一个作用，只不过一般python的模块函数编程会用下划线分割这种方式。

更多技术请关注Python视频教程。

Q3: Python魔法函数（特殊函数）

Python中如何实现运算符的重载，即实现例如a+b这样的运算符操作呢？

在C++中可以使用 operator 关键字实现运算符的重载。但是在Python中没有类似这样的关键字，所以要实现运算符的重载，就要用到Python的魔法函数。Python魔法函数是以双下划线开头，双下划线结尾的一组函数。我们在类定义中最常用到的 __init__ 函数就是这样一个魔法函数，它在创建类对象时被自动调用。

下面我们来看个简单的例子。

上述代码示例了几个魔法函数的用法。 __add__ 函数对应了二元运算符+，当执行a+b语句时，python就会自动调用a. add (b)。 对于上述例子中的v1+v2+v3，则相当于调用了(v1. add(v2)). add(v3)。

代码中还有一个在Python类定义经常使用的 __str__ 函数，当使用 str() 时会被调用。print函数对传入的参数都调用了str()将其转换成易读的字符串形式，便于打印输出，因而会调用类定义的__str__函数打出自定义的字符串。

代码中还有一个特殊的 __call__ 函数，该函数在将对象采用函数调用方式使用时被调用, 例如v1()相当于v1. call ()。

以上就是魔法函数的基本使用方法。常见的魔法函数我们可以使用 dir() 函数来查看。

输出结果为：

上述结果中形式为‘__函数名__’的函数为魔法函数，注意有些对象也是这种形式，例如__class__, __module__等, 这些不是魔法函数。具体的魔法函数说明可以参考Python官方说明文档。

以上代码在Python3.6运行通过.

Q4: python 变量下划线命名规则

单下划线和双下划线在Python变量、类、模块命名中都有不懂的含义，名称中都各有其含义。有一些是程序员之间约定俗成的，Python解释器不用强制其执行，但有些Python解释器会强制执行。

本文从以下几种不同使用方式，对下划线的用途和含义进行说明：

1）变量

通常用于类内部变量的命名，表明该变量是该类私用变量，外部不要去访问它，但也是可以访问到的。这只是程序员之间的一个约定俗成的做法，Python解释器本身不会对它进行限制。

我们创建一个类：

实例化A，并访问它的变量，aa._bar 也是可以访问的，但既然人家这么命名了，外部最好不要去访问了

2）函数和模块

和变量一样，这是一个私有函数，不建议外部程序调用该函数。

我们创建一个脚本aa.py, 里面有2个函数 _aa，bb：

导入aa，分别调用函数 _aa和bb，bb 可以调用，但显示无 _aa

3）类

同变量和函数一样，都是私有变量，外部最好不要调用

用来避免和Python内置函数命名产生冲突，PEP8解释了这个约定。

如class或def不能用作Python中的变量名称，如果之间用，会提示错误。如果你非要用它，可以 使用 class_或 def_。

还有一些函数名，如chr，chr()是Python内置函数，用来表示ascii码对应的字符他的输入时数字，可以用十进制，也可以用十六进制。如果你非要它来表示染色体，可以用chr_来代替。当然如果你直接使用它作为变量名，它也不会报错，但最好不要这样使用。

在python中定义私有变量只需要在变量名或函数名前加上 "__" (两个下划线)，那么这个函数或变量就会成为私有的了。

在内部，python使用一种 name mangling 技术，将__var 替换成 _classname__var，因此在外部调用__var会找不到，代替它的是_classname_var。这种处理方式叫做名称修饰（name mangling）:解释器更改变量的名称，以便在类被扩展的时候不容易产生冲突。

由双下划线前缀和后缀包围的变量，不会应用名称修饰，因此不会被Python解释器修改：

我们创建一个类B，dir() 查看类的所有属性，发现 存在 __aa__

但是，Python保留了有双前导和双末尾下划线的名称，用于特殊用途。 如，__init__对象构造函数，或 __call__ 它使得一个对象可以被调用。所有我们尽量不要使用这种方式命名变量，以免和Python解释器内置的函数发生冲突。

_ 不加任何其他字符，单独作为一个名字，用来表示某个临时的或者无关紧要的变量。

举例1： 表示一个临时变量 。在下面的循环中，我们不需要获取循环的索引，只是print n 行 'Hello World'，可以用 "_" 来表示它只是一个临时值：

举例2： 表示一个不关心的变量 ，仅仅是个占位符变量，用来占位。mlist 列表中，我只想获得1，2，4 位的变量，那 3 和 5 可以 用 _ 来占位

举例3 ： 表示由解释器评估的最近一个表达式的结果 ，方便进行查看。