Python 语法进阶：单例模式与魔法方法（二）-优快云博客

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在之前的文章中，我们已经探讨了单例模式的基本概念和实现方法。今天，我们将继续深入，了解Python中的魔法方法，这些方法是Python中的一些特殊方法，它们允许你定义对象的自定义行为。通过了解和使用这些魔法方法，你可以编写出更加灵活和强大的Python代码。

一、魔法方法简介

魔法方法，也称为双下划线方法（dunder methods），是Python中以双下划线（__）开头和结尾的方法。这些方法允许你定义对象的自定义行为，比如对象的初始化、字符串表示、比较操作等。它们为Python对象的内省和动态行为提供了强大的支持。

二、常见的魔法方法

2.1 初始化与析构

__init__(self, ...)：这是对象的初始化方法，在对象创建时自动调用。它用于设置对象的初始状态或执行一些必要的准备工作。
__del__(self)：这是对象的析构方法，当对象被垃圾回收时自动调用。它用于执行一些清理工作，比如释放资源或关闭文件。

2.2 字符串表示

__str__(self)：定义对象的“非正式”字符串表示。当你使用print函数或str()函数时，会调用这个方法。
__repr__(self)：定义对象的“正式”字符串表示，应该是一个有效的Python表达式，用于重新创建该对象。repr()函数会调用这个方法。

2.3 数值运算

__add__(self, other)：定义加法操作。
__sub__(self, other)：定义减法操作。
__mul__(self, other)：定义乘法操作。
__truediv__(self, other)：定义真除法操作（/）。
__floordiv__(self, other)：定义地板除法操作（//）。
__mod__(self, other)：定义取模操作（%）。
__pow__(self, other, modulo=None)：定义幂运算操作（**）。

2.4 比较操作

__eq__(self, other)：定义等于操作（==）。
__ne__(self, other)：定义不等于操作（!=）。
__lt__(self, other)：定义小于操作（<）。
__le__(self, other)：定义小于等于操作（<=）。
__gt__(self, other)：定义大于操作（>）。
__ge__(self, other)：定义大于等于操作（>=）。

2.5 容器类型

__len__(self)：定义获取容器长度的操作（len()）。
__getitem__(self, key)：定义获取容器元素的操作（[]）。
__setitem__(self, key, value)：定义设置容器元素的操作（[]）。
__delitem__(self, key)：定义删除容器元素的操作（del []）。
__contains__(self, item)：定义判断容器是否包含某元素的操作（in）。

2.6 可迭代与迭代器

__iter__(self)：定义迭代器对象的__iter__()方法，使其可迭代。
__next__(self)：定义迭代器对象的__next__()方法，返回下一个元素。

三、魔法方法的应用示例

下面，我们通过几个示例来展示如何使用这些魔法方法。

3.1 自定义字符串表示

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f'Person(name={self.name}, age={self.age})'

    def __repr__(self):
        return f'Person(name={self.name!r}, age={self.age!r})'

# 测试
p = Person('Alice', 30)
print(p)          # 输出: Person(name=Alice, age=30)
print(repr(p))    # 输出: Person(name='Alice', age=30)

3.2 自定义数值运算

class Vector2D:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):
        return Vector2D(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __repr__(self):
        return f'Vector2D(x={self.x}, y={self.y})'

# 测试
v1 = Vector2D(1, 2)
v2 = Vector2D(3, 4)
v3 = v1 + v2
print(v3)  # 输出: Vector2D(x=4, y=6)

3.3 自定义比较操作

class CaseInsensitiveString:
    def __init__(self, value):
        self.value = value.lower()

    def __eq__(self, other):
        if isinstance(other, CaseInsensitiveString):
            return self.value == other.value
        return False

    def __lt__(self, other):
        if isinstance(other, CaseInsensitiveString):
            return self.value < other.value
        return NotImplemented

    def __repr__(self):
        return f'CaseInsensitiveString({self.value!r})'

# 测试
cis1 = CaseInsensitiveString('Hello')
cis2 = CaseInsensitiveString('hello')
cis3 = CaseInsensitiveString('World')

print(cis1 == cis2)  # 输出: True
print(cis1 < cis3)   # 输出: True