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Chapter1. The Python Data Model.md

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Chapter1. The Python Data Model

[TOC]

special / magic / dunder methods

Python 最大的特性，在于其语言的一致性。其定义了大量的与自然语言相近的魔法方法，用来保证语言的统一和一致性。当我们接触一个新的 Python 包时，我们能根据这些魔法方法，快速上手这个 Python 包。

魔法方法分为两类：

  • magic method

    magic method built-in method
    __str__ str()
    __len__ len()
    __int__ int()

  • magic method for operators

    magic method for operators built-in operator
    __and__ and
    __or__ or
    __add__ +

魔法方法的优点：

  • 魔法方法统一了常见的语法规则

    用户不需要再去记忆，对于获取一个对象的长度，究竟是用 .length() 还是 .size()

  • 实现了魔法方法的类可以方便的调用 Python 的标准库（不需要自己重复造轮子）

    例如，通过实现 __len__ 和 __getitem__ 这两个魔法方法，该类就拥有了 list 特性，几乎所有 list 的方法都能适用

  • 魔法方法的执行速度很快（其由 Python 解释器直接执行）

    Python 解释器会将 built-in 方法解释成其对应的 __method__魔法实现，然后执行这些魔法方法，Python解释器是这些魔法方法最频繁的执行者。

通过实现这些魔法方法，使得我们自定义的类，能够像 Python 的 built-in 类型一样用起来很方便。当我们想要创建一个新的类时，我们不仅要考虑其继承自哪些类，更要考虑，要实现哪些魔法方法。

通常情况下，我们应该去实现魔法方法，而不是去直接调用这些方法，尽管我们可以直接调用。只有一个魔法方法比较特殊：__init__用来调用父类的 init 方法

Magic methods Demo：构造向量

import math

class Vector():

    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __bool__(self):
        return bool(abs(self))

    def __abs__(self):
        return math.hypot(self.x, self.y)

    def __mul__(self, other):
        return Vector(self.x * other, self.y * other)

    def __repr__(self):
        return "vector(" + str(vector.x) + ", " + str(vector.y) + ")"

    def __str__(self):
        """
        __str__ 定义后，print(object) 会被 Python 解释器解释成 print(str(object))
        如果没有定义 __str__，那么 print(object) 和 str(object) 会被解释成 __repr__(object)
        如果连 __repr__ 也没有定义，那么就会打印一个对象 0x 值
        通常情况下，只需要定义 __repr__ 即可
        :return:
        """
        return "hehe"
    
vector = Vector(3, 4)
print(abs(vector))
print(str(vector))
print(vector)
print(bool(vector))

5.0
hehe
hehe
True

Duck Typing

Duck typing in computer programming is an application of the duck test—"If it walks like a duck and it quacks like a duck, then it must be a duck"—to determine if an object can be used for a particular purpose. With normal typing, suitability is determined by an object's type. In duck typing, an object's suitability is determined by the presence of certain methods and properties, rather than the type of the object itself.[1]

如果它走起来像一只鸭子，叫声也想一只鸭子，那么它就是一个鸭子。

Duck Typing is used to to determine if an object can be used for a particular purpose. 鸭子模型通常用于实现动态语言的多态。

大多数面向对象的编程语言，其多态的实现是因为某一类的对象都继承自一个 father，某一个类的特征也取决于该类的继承、接口及其自身的特征。而 Python 这一类语言不同，其多态的实现，可能是因为其类中实现了某一个特定的方法，使得该类拥有某一类特性。例如：

  • 通过实现 __len__ 和 __getitem__ 这两个魔法方法，我们自定义的类，就可以拥有 list 的全部特性

  • 字典的 update() 方法，其接受任何有 mapping 或 iterating 特性的对象

    首先判断接收的对象是否有 keys() 方法，如果有，则把它当成一只鸭子(mapping)，否则再尝试 iterate 该对象，如果可以 iterate，那么就假定该对象中的元素为 元组对(key, value)。

  • lst.extend() 方法可以接受任何 iterating 的对象

Tips

in 与 _contains__() 的关系

如果不实现 __contains__ 方法，那么 in 的操作，就会在 list 中做一个顺序遍历

__repr__ 和 __str__ 的区别

  • __repr__ 是对 object 的字符串描述，__str__ 是 str()的魔法方法，并且 print(object)会默认被解释成 print(__repr__(object))
  • 如果没有实现 __str__，那么 Python 解释器会默认调用 __repr__ 方法，所以 __repr__ 方法更通用
  • __repr__ 在 debugging 和 logging 时会调用，__str__ 通常用于终端用户的字符描述
  • __str__ 更多的与 str() 有关，而 __repr__ 更多的与 print() 有关

__bool__ 方法与 __len__ 的关系

bool(object) 会被解释成 object.__bool__()，如果 __bool__() 方法没有被定义，那么 Python 解释器会尝试调用 object.__len__()方法，如果返回结果为0，则为 false.