零基础入门学Python系列内容的学习目录 → \rightarrow →零基础入门学Python系列内容汇总。
魔法方法（上）
需要学习的基础知识有：构造和析构、算术运算、简单定制、属性访问、描述符、定制序列、迭代器、生成器等。因本部分内容较多，故分为上下两个篇章。
1、2、3部分内容见零基础入门学Python（十二）—— 魔法方法（上）
4、5、6、7、8部分内容见零基础入门学Python（十二）—— 魔法方法（下）
1. 构造和析构
关于魔法方法的几点说明：
- 魔法方法总是被双下划线包围，例如
_ _init_ _()； - 魔法方法是面向对象的Python的一切；
- 魔法方法的“魔力”体现在它们总能够在适当的时候被调用。
1.1 _ _ init _ _(self[, …])
_ _init_ _()方法相当于其他面向对象编程语言的构造方法，也就是类在实例化成对象的时候首先会调用的一个方法。
举个例子：
class Rectangle: """ 定义一个矩形类， 需要长和宽两个参数， 拥有计算周长和面积两个方法， 需要对象在初始化的时候拥有“长”和“宽”两个参数， 因此需要重写__init__()方法 """ def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y def getPeri(self): return(self.x + self.y) * 2 def getArea(self): return self.x *self.y
运行上面代码：
>>> rect = Rectangle(3, 4)
>>> rect.getPeri()
14
>>> rect.getArea()
12
这里需要注意的是，_ _init_ _()方法的返回值一定是None，不能是其他：
example1: >>> class A:
def _ _ init _ _(self):
return " A for A-Cup"
>>> cup = A()
Traceback (most recent call last):
File “
所以一般在需要进行初始化的时候才重写_ _ init _ _()方法，其实，这个_ _ init _ _()并不是实例化对象时第一个被调用的魔法方法。
1.2 _ _ new _ _(cls[, …])
关于_ _new_ _(cls[, ...])方法：
-
_ _new_ _()才是在一个对象实例化的时候所调用的第一个方法，它跟其他魔法方法不同，它的第一个参数不是self而是这个类(cls)，而其他的参数会直接传递给_ _init_ _()方法的。 -
_ _new_ _()方法需要返回一个实例对象，通常是cls这个类实例化的对象，当然也可以返回其他对象。 -
_ _new_ _()方法平时很少去重写它，一般让Python用默认的方案执行就可以了。但是当其继承一个不可变的类型的时候需要重写这个魔法方法。
class CapStr(str): def __new__(cls, string): string = string.upper() return str.__new__(cls, string)
运行上面代码：
>>> a = CapStr(“Hello,Python!”)
>>> a
‘HELLO,PYTHON!’
1.3 _ _ del _ _(self)
如果说_ _init_ _()和_ _new_ _()方法是对象的构造器的话，那么Python也提供了一个析构器，叫作_ _del_ _()方法。当对象将要被销毁的时候，这个方法就会被调用。
但一定要注意的是，并非del x就相当于自动调用x._ _del_ _()，_ _del_ _()方法是当垃圾回收机制回收这个对象的时候调用的。举个例子：
example1: >>> class C:
def _ _ init _ _ (self):
print(“我是_ _ init _ 方法，我被调用了…")
def _ _ del _ _ (self):
print("我是 _ del _ _方法，我被调用了…”)
>>> c1 = C()
我是_ _ init _ 方法，我被调用了…
>>> c2 = c1
>>> c3 = c2
>>> del c1
>>> del c2
>>> del c3
我是 _ del _ _方法，我被调用了…
2. 算术运算
Python2.2以后，对类和类型进行了统一，做法就是将int ()、float()、str()、list()、tuple()这些BIF转换为工厂函数。
>>>type(int)
普通的BIF应该是，而工厂函数则是。如果定义一个类：
example1: >>> class C:
pass
>>>type( C )
类对象的类型也是type类型，其实所谓的工厂函数就是一个类对象。当你调用它们的时候，事实上就是创建一个相应的实例对象：
example2: >>> a = int(“123”)
>>> b = int(“456”)
>>> a + b
579
通过上述例子，我们可以发现对象是可以进行计算的。当求a+b等于多少的时候，事实上Python就是在将两个对象进行相加操作。
Python的魔法方法还提供了自定义对象的数值处理，通过对下面这些魔法方法的重写，可以自定义任何对象间的算术运算。
2.1 算术操作符
表1 列举了算数运算相关的魔法方法。
| 魔法方法 | 含义 |
|---|---|
| _ _ add _ _(self, other) | 定义加法的行为：+ |
| _ _ sub _ _(self, other) | 定义减法的行为：- |
| _ _ mul _ _(self, other) | 定义乘法的行为：* |
| _ _ truediv _ _(self, other) | 定义真除法的行为：/ |
| _ _ floordiv _ _(self, other) | 定义整数除法的行为：// |
| _ _ mod _ _(self, other) | 定义取模算法的行为：% |
| _ _ divmod _ _(self, other) | 定义当被divmod()调用时的行为 |
| _ _ pow _ _ (self, other[, modulo]) | 定义当被power()调用或**运算时的行为 |
| _ _ lshift _ _ (self, other) | 定义按位左移位的行为：<< |
| _ _ rshift _ _ (self, other) | 定义按位右移位的行为：>> |
| _ _ and _ _ (self, other) | 定义按位与操作的行为：& |
| _ _ xor _ _ (self, other) | 定义按位异或操作的行为：^ |
| _ _ or _ _ (self, other) | 定义按位或操作的行为：竖线 |
举个例子，下面定义一个比较特立独行的类：
example1: >>> class New_int(int):
def _ _ add _ _(self, other):
return int. _ _ sub _ _(self, other)
def _ _ sub _ _(self, other):
return int. _ _ add _ _(self, other)
>>>a = New_int(3)
>>>b = New_int(5)
>>>a + b
-2
>>>a - b
8
如果想自己写代码，不想通过调用Python默认的方案：
example2: >>> class Try_int(int):
def _ _ add _ _(self, other):
return self + other
def _ _ sub _ _(self, other):
return self - other
>>> a = Try_int(1)
>>> b = Try_int(3)
>>> a + b
Traceback (most recent call last):
File “
为什么会陷入无限递归呢?问题就出在这里：
def _ _ add _ _(self, other):
return self + other
当对象涉及加法操作时，自动调用魔法方法_ _add_ _()，但上边的魔法方法写的是returm self + other，也就是返回对象本身加另外一个对象，就会又自动触发调用_ _add_ _()方法，这样就形成了无限递归。所以，应该为下面这样：
example3: >>> class New_int(int):
def _ _ add _ _(self, other):
return int(self) + int(other)
def _ _ sub _ _(self, other):
return int(self) - int(other)
>>> a = New_int(1)
>>> b = New_int(3)
>>> a + b
4
我们通过对指定魔法方法的重写，完全可以让Python根据我们的意愿去执行结果。
example4: >>> class int(int):
def _ _ add _ _(self, other):
return int. _ _ sub _ _(self, other)
>>> a = int(‘5’)
>>> b = int(‘3’)
>>> a + b
2
通过上面的例子我们可以发现，随着对Python学习的深入，Pyhton允许我们做的事情就更多、更灵活！
2.2 反运算
表2列举了反运算相关的魔法方法。
| 魔法方法 | 含义 |
|---|---|
| _ _ radd _ _(self, other) | 定义加法的行为：+（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rsub _ _(self, other) | 定义减法的行为：-（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rmul _ _(self, other) | 定义乘法的行为：*（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rtruediv _ _(self, other) | 定义真除法的行为：/（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rfloordiv _ _(self, other) | 定义整数除法的行为：//（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rmod _ _(self, other) | 定义取模算法的行为：%（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rdivmod _ _(self, other) | 定义当被divmod()调用时的行为（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rpow _ _ (self, other[, modulo]) | 定义当被power()调用或**运算时的行为（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rlshift _ _ (self, other) | 定义按位左移位的行为：<<（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rrshift _ _ (self, other) | 定义按位右移位的行为：>>（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rand _ _ (self, other) | 定义按位与操作的行为：&（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ rxor _ _ (self, other) | 定义按位异或操作的行为：^（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
| _ _ ror _ _ (self, other) | 定义按位或操作的行为：竖线（当左操作数不支持相应的操作时被调用） |
不难发现，这里的反运算魔法方法跟之前的算术运算符保持相对应，不同之处就是反运算的魔法方法多了一个“r”，例如，_ _ add _ _()就对应_ _ radd _ _()。举个例子：
example1: >>> a + b
# 如果a对象的_ _ add _ _ ()方法没有实现或者不支持相应的操作，那么Python就会自动调用b的_ _ radd _ _ ()方法
example2: >>> class Nint(int):
def _ _ radd _ _(self, other):
return int. _ _ sub _ _(other, self)
>>> a = Nint(5)
>>> b = Nint(3)
>>> a + b
8
# 由于a对象默认有_ _ add _ _ ()方法，所以b的_ _ radd _ _ ()没有执行
>>> 1 + b
-2
关于反运算，要注意一点：对于a + b，b的_ _radd_ _(self, other)的self是b对象，other是a对象。看如下一个例子：
example3: >>> class Nint(int):
def _ _ rsub _ _(self, other):
return int. _ _ sub _ _(self, other)
>>> a = Nint(5)
>>> 3 - a
2
所以对于注重操作数顺序的运算符（例如减法、除法、移位），在重写反运算魔法方法的候，就一定要注意顺序问题了。
2.3 增量赋值运算
Python也有大量的魔术方法可以来定制增量赋值语句，增量赋值其实就是一种偷懒的形式，它将操作符与赋值来结合起来。例如：
example1: >>> a = a + b
# 写成增量赋值的形式就是：
>>> a += b
2.4 一元操作符
一元操作符就是只有一个操作数的意思；像a+b这样，加号左右有a、b两个操作数叫作二元操作符。
Python支持的一元操作符主要有_ _neg_ _()(表示正号行为)，_ _pos_ _()(定义负号行为)，_ _abs_ _()(定义当被abs()调用时的行为，就是取绝对值的意思)，还有一个_ _invert_ _()（定义按位取反的行为）。
3. 简单定制
基本要求：
- 定制一个计时器的类。
-
start和stop方法代表启动计时和停止计时。 - 假设计时器对象
t1，print(t1)和直接调用t1均显示结果。 - 当计时器未启动或已经停止计时，调用
stop方法会给予温馨的提示。 - 两个计时器对象可以进行相加：
t1 + t2。 - 只能使用提供的有限资源完成。
这里需要限定只能使用哪些资源，因为Python的模块是非常多的。
需要下面的资源：
- 使用
time模块的localtime方法获取时间。 -
time.localtime返回struct_time的时间格式。 - 表现类：
_ _str_ _ ()和_ _repr_ _()魔法方法。
example1: >>> class A:
def _ _ str _ _ (self):
return “Hello, Python!”
>>> a = A()
>>> print(a)
Hello, Python!
>>> a
example2: >>> class B:
def _ _ repr _ _ (self):
return “Hello, Python!”
>>> b = B()
>>> b
Hello, Python!
开始来编写代码：
import time as tclass MyTimer:
# 开始计时
def start(self):
self.start = t.localtime()
print("计时开始…")
# 停止计时
def stop(self):
self.stop = t.localtime()
print("计时结束！")
写好基础之后，进行计算。.localtine()返回的是一个时间元组的结构，只需要前边6个元素，然后将stop的元素依次减去start对应的元素，将差值存放在一个新的列表里：
#停止计时
def stop(self):
self.stop = t.localtime()
self._calc()
print("计时结束！")
# 内部方法，计算运行时间
def _calc(self):
self.lasted=[]
self.prompt = "总共运行了"
for index in range(6):
self.lasted.append(self.stop[index]- self.start[index])
self.prompt += str(self.lasted[index])
print(self.prompt)
运行程序：
>>> t1 = MyTimer()
>>> t1.start()
计时开始…
>>> t1.stop()
总共运行了00001-52
计时结束！
已经基本实现计时功能了，接下来需要完成"print(t1)和直接调用t1均显示结果"，那就要通过重写_ _str_ _ ()和_ _repr_ _()魔法方法来实现：
def __str__(self): return self.prompt __repr__ = __str__
运行程序：
>>> t1 = MyTimer()
>>> t1.start()
计时开始…
>>> t1.stop()
计时结束！
>>> t1
总共运行了000005
上面的程序如下运行的时候会出现问题：
>>> t1 = MyTimer()
>>> t1
Traceback (most recent call last):
File “
当直接执行t1的时候，Python会调用_ _str_ _()魔法方法，但运行程序会说这个类没有prompt属性。这是因为我们没有执行stop()方法，_calc()方法就没有被调用到，所以也就没有prompt属性的定义了，这时就需要我们使用_ _init_ _()魔法方法了。
def __init__(self): self.prompt = "未开始计时！" self.lasted = [] self.start = 0 self.stop = 0
运行程序：
>>> t1 = MyTimer()
>>> t1
未开始计时！
>>> t1.start()
Traceback (most recent call last):
File “
运行t1.start()又出错了，Python 这里抛出了一个异常：TypeError: ‘int’ object is not callable。这是说Python认为start是一个整型变量，而不是一个方法。因为在_ _init_ _()方法里，我们也命名了一个叫作self.start的变量，如果类中的方法名和属性同名，属性会覆盖方法。所以我们需要把所有的self.start和self.end都改为self.begin和self.end。
我们再将显示时间000005改为“年月日小时分钟秒”去显示，所以程序修改为：
def __init__(self): self.unit = ['年', '月', '日', '小时', '分钟', '秒'] self.prompt = "未开始计时！" self.lasted = [] self.begin = 0 self.end = 0 # 计算运行时间 def _calc(self): self.lasted=[] self.prompt = "总共运行了" for index in range(6): self.lasted.append(self.end[index]- self.begin[index]) if self.lasted[index]: self.prompt += (str(self.lasted[index]) + self.unit[index])
运行程序：
>>> t1=MyTimer()
>>> t1.start()
计时开始…
>>> t1.stop()
计时结束！
>>> t1
总共运行了4秒
然后再在适当的地方增加温馨提示：
# 开始计时
def start(self):
self.begin = t.localtime()
self.prompt = "提示：请先调用stop()结束计时！"
print("计时开始…")
#停止计时
def stop(self):
if not self.begin:
print("提示：请先调用start()开始计时！")
else:
self.end = t.localtime()
self._calc()
print("计时结束！")
# 计算运行时间
def _calc(self):
self.lasted=[]
self.prompt = "总共运行了"
for index in range(6):
self.lasted.append(self.end[index] - self.begin[index])
if self.lasted[index]:
self.prompt += (str(self.lasted[index]) + self.unit[index])
# 为下一轮计算初始化变量
self.begin = 0
self.end = 0
最后，再重写一个魔法方法_ _add_ _()，让两个计时器对象相加会自动返回时间的和。
def __add__(self, other): prompt = "总共运行了" result =[] for index in range(6): result.append(self.1asted[index] + other.lasted[index]) if result[index]: prompt += (str(result[index]) + self.unit[index]) return prompt
整个代码如下：
import time as tclass MyTimer:
def __init__(self):
self.unit = ['年', '月', '日', '小时', '分钟', '秒']
self.prompt = "未开始计时！"
self.lasted = []
self.begin = 0
self.end = 0
def __str__(self):
return self.prompt
__repr__ = __str__ # 开始计时
def start(self):
self.begin = t.localtime()
self.prompt = "提示：请先调用stop()结束计时！"
print("计时开始…")
#停止计时
def stop(self):
if not self.begin:
print("提示：请先调用start()开始计时！")
else:
self.end = t.localtime()
self._calc()
print("计时结束！")
# 计算运行时间
def _calc(self):
self.lasted=[]
self.prompt = "总共运行了"
for index in range(6):
self.lasted.append(self.end[index] - self.begin[index])
if self.lasted[index]:
self.prompt += (str(self.lasted[index]) + self.unit[index])
# 为下一轮计算初始化变量
self.begin = 0
self.end = 0
def __add__(self, other):
prompt = "总共运行了"
result =[]
for index in range(6):
result.append(self.lasted[index] + other.lasted[index])
if result[index]:
prompt += (str(result[index]) + self.unit[index])
return prompt
运行程序：
>>> t1=MyTimer()
>>> t1
未开始计时！
>>> t1.stop()
提示：请先调用start()开始计时！
>>> t1.start()
计时开始…
>>> t1
提示：请先调用stop()结束计时！
>>> t1.stop()
计时结束！
>>> t1
总共运行了10秒
>>> t2 = MyTimer()
>>> t2.start()
计时开始…
>>> t2.stop()
计时结束！
>>> t2
总共运行了8秒
>>> t1 + t2
‘总共运行了18秒’
后半部分内容见零基础入门学Python（十二）—— 魔法方法（下）。