python风格对象

Posted 2021-02-04 Sakura

对象表示形式

python提供了两种获取对象字符串表示形式的标准方式

repr()         //便于开发者理解的方式返回对象的字符串表示形式(一般来说满足obj==eval(repr(obj)))

str()           //便于用户理解的方式返回对象的字符串表示形式

要使对象能这两种内置函数的参数，需要实现__repr__和__str__特殊方法，为repr()和str()提供支持。为了给对象提供其他表示形式，还会用到__bytes__和__format__

bytes()      //获取对象字节序列表示形式

format()    //特殊格式显示对象字符串表示

构建一个向量类：

from array import array
import math


class Vector:
    typecode = ‘d‘

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

    def __iter__(self):       #将类实例变为可迭代对象
        return (i for i in (self.x, self.y))

    def __repr__(self):         #构成供开发者使用的字符串
        class_name = type(self).__name__
        return ‘{}({!r}, {!r})‘.format(class_name, *self)

    def __str__(self):         #构成供用户使用的字符串
        return str(tuple(self))

    def __bytes__(self):        #将对象实例转为字节序列
        return (bytes([ord(self.typecode)]) + bytes(array(self.typecode, self)))

    def __eq__(self, other):     #实现   ==
        return tuple(self) == tuple(other)

    def __abs__(self):           #计算模长
        return math.hypot(self.x, self.y)

    def __bool__(self):         #零向量
        return bool(abs(self))

使用：

if __name__ == ‘__main__‘:
    V = Vector(3, 4)
    print(V.x, V.y)
    x, y = V              #是可迭代对象，故可以元组拆包
    print((x, y))
    repr_V = repr(V)   #字符串表示
    print(repr_V)
    print(eval(repr_V) == V)   #执行这个字符串，打印结果
    octets = bytes(V)         
    print(octets)
    print(abs(V))      #打印模长
    print((bool(V), bool(Vector(0, 0))))   #零向量bool返回False


3.0 4.0
(3.0, 4.0)
Vector(3.0, 4.0)
True
b‘dx00x00x00x00x00x00[email protected]x00x00x00x00x00x00[email protected]‘
5.0
(True, False)

classmethod与staticmethod

在上例中，可以使用bytes()将对象实例转化为字节序列:

    def __bytes__(self):        #将对象实例转为字节序列
        return (bytes([ord(self.typecode)]) + bytes(array(self.typecode, self)))

现使用classmethod装饰器来实现字节序列转对象实例的方法：

    @classmethod
    def frombytes(cls, octets):
        typecode = (chr(octets[0]))
        memv = memoryview(octets[1:]).cast(typecode)   #使用传入的字节序列创建视图，使用typecode转换
        return cls(*memv)

使用：

vec = Vector.frombytes(octets)         #调用者是vector类
print(vec)

(3.0, 4.0)

classmethod是类的方法，而不是实例的方法，它改变了调用方法的方式，因此类方法的第一个参数是类本身而不是实例。（类似c++静态方法）

而staticmethod装饰器也改变方法调用方式，但第一个参数不是特殊的值。其实，静态方法就是普通的函数。

class Demo:
    @classmethod
    def klassmeth(*args):
        return args               #返回全位置参数

    @staticmethod
    def statmeth(*args):
        return args                 #返回全位置参数

if __name__ == ‘__main__‘:
    print(Demo.klassmeth())         
    print(Demo.klassmeth(‘spam‘))
    print(Demo.statmeth())
    print(Demo.statmeth(‘spam‘))

#结果
(<class ‘__main__.Demo‘>,) 
(<class ‘__main__.Demo‘>, ‘spam‘)      #无论如何调用，第一个参数始终是Demo类
()                
(‘spam‘,)            #行为类似于普通函数

格式化显示

内置format()函数和str.format()方法把各个类型的格式化方式委托给相应的.__format__(format_spec)方法。format_spec是格式说明符，它是以下之一：

1.format(my_obj,format_spec)的第二个参数

2.str.format()方法的格式字符串，{}里代换字段中冒号的部分

使用示例：

brl = 1/2.43
print(brl)
form1 = format(brl, ‘0.4f‘)      #使用前者，格式说明符是0.4f
form2 = ‘1 BRL = {rate:0.2f} USE‘.format(rate=brl)  #使用后者，代替冒号部分,格式说明符是0.2f
print(form1)
print(form2)


0.4115226337448559
0.4115
1 BRL = 0.41 USE

格式规范语言为一些内置类型提供了专用的表示代码，比如b表示二进制int类型,x表示十六进制int类型，f表示小数形式的float类型，%表示百分数形式。

print(format(42, ‘b‘))
print(format(42, ‘x‘))
print(format(2/3, ‘0.1%‘))
print(format(2/3, ‘0.3f‘))

101010
2a
66.7%
0.667

用户可自行定义__format__方法，如果没有，会调用__str__方法返回值。而未定义__format__方法又传入格式说明符作为参数，将抛出TypeError。

实现可散列的对象

要把类实例变为可散列的对象，必须实现__hash__方法和__eq__方法，而__hash__方法需要保证类对象散列值不变。例如Vector类，则需要让x,y是只可读类型。

class Vector:
    typecode = ‘d‘

    def __init__(self, x, y):
        self.__x = float(x)         #使用双下划线把属性标记为私有
        self.__y = float(y)

    @property
    def x(self):
        return self.__x               #使用property装饰器将读值方法标记为特性，即可以使用obj.x获取x
    
    @property
    def y(self):
        return self.__y                #同x

之后添加__hash__方法就可以将向量变为可散列的：

    def __hash__(self):
        return hash(self.x) ^ hash(self.y)

实际上只要能够正确实现__hasn__和__eq__方法并且保证实例散列值不会变化即可。

私有属性和保护属性

python不能用private修饰符创建私有属性，但python有个简单机制避免子类覆盖私有属性。

例如，有人编写了Dog类，用到了mood实例属性却未开放，这时你创建了Dog的子类Beagle，如果你在毫不知情的情况下创建了mood实例属性，那么继承的方法就会覆盖掉Dog中的mood属性。出现了问题却难以发现。

为避免这种情况，如果以__mood命名（前面加双下划线，尾部最多有一个下划线）命名实例属性，那么python会把属性名存入__dict__属性中，而且会在前面加一个下划线和类名。对于上例来说父类会变为_Dog__mood而子类会变为_Beagle__mood。这个语言特性叫做名称改写。

对于向量类的实例：

print(V.__dict__)
{‘_Vector__x‘: 3.0, ‘_Vector__y‘: 4.0}

它的目的是避免意外访问，却不能防止故意访问（做坏事），任何人都能直接读取私有属性并且给它赋值。

V._Vector__x = 5.0
print(V)

#结果　　
(5.0, 4.0)

也就是说，它是"私有"却不是真正的私有，不可变也不是真正的不可变。

同时，有人将单划线(_xxx)称为保护属性。

__solts__

默认情况下,python在各个实例中名为__dict__的字典里存储实例属性。但由于字典底层使用散列表实现，速度快也耗费大量内存。若处理上百万个属性不多的实例，可通过__slots__属性可节省大量内存，它将使用元组而不是字典来存储实例属性。

子类不能继承父类的__slots__属性，只会使用自己类中定义的。

方式：创建一个类属性__slots__，将它的值设置为一个字符串构成的可迭代对象，其中各个元素表示各个实例属性。一般使用元组：

class Vector:
    __slots__ = (‘__x‘, ‘__y‘)

这个属性定义是为了告诉解释器：这个类中所以的实例属性都保存在这。这样，python会在各个实例中使用类似元组的结构存储实例变量。

实例只能拥有__slots__列出的属性，除非把__dict__属性加入其中(但这样做 失去了节省内存的功效)

如果定义了类的__slots__属性，此时想把实例作为弱引用的目标，需要把__weakref__添加到__slots__属性中。

覆盖类属性

类属性可以为实例属性提供默认值。Vector类中使用self.typecode读取类属性的值，实例本身没有类属性，self.typecode获取的是类属性Vector.typecode的值。但是如果为不存在的实例属性赋值，就会新建实例属性。

if __name__ == ‘__main__‘:
    v1 = Vector(1.1, 2.2)
    dumpd = bytes(v1)
    print(dumpd)
    v1.typecode = ‘f‘         #双精度浮点数表示分量
    dumpf = bytes(v1)
    print(dumpf)
    print(Vector.typecode)


#结果
b‘dx9ax99x99x99x99x99xf1?x9ax99x99x99x99x99[email protected]‘
b‘fxcdxccx8c?xcdxcc[email protected]‘
d                      #类属性没有变

也可修改类属性来修改所有实例的typecode默认值

Vector.typecode = ‘f‘

一般使用方式是创建一个子类，在子类中覆盖掉类属性。

以上来自《流畅的python》