Python 中的特殊方法（定制类）：__str__、__cmp__、__len__、数学运算、类型转换、@property运用、__slots__和__call_

Python中的特殊方法

Python的特殊方法定义在 class中，不需要直接进行显示调用，Python的某些操作符或者函数会自动调用对应的特殊方法。这些方法如：__str__()、__len__()、__cmp__()等。下面这些更全面：

正确实现特殊方法：首先只需要编写用到的特殊方法；其次有关联性的特殊方法必须都实现，如编写了特殊方法 __getattr__()，那么特殊方法 __setattr__() 和 __delattr__()也必须实现。

`str` 和 `repr`方法：

先来看代码示例：

class Person(object):def __init__(self, name, gender):self.name = nameself.gender = genderclass Student(Person):def __init__(self, name, gender, score):super(Student, self).__init__(name, gender)self.score = scoredef __str__(self):return '(Student: %s, %s, %s)' % (self.name, self.gender, self.score)__repr__ = __str__s = Student('Bob', 'male', 88)
print s            # 输出结果为：(Student: Bob, male, 88)

__str__()方法用来把一个类变成一个字符串输出，在 class中定义该方法，可以使类按照我们想要的格式进行输出。__str__()用于显示给用户，而__repr__()用于显示给开发人员。

`cmp()`方法：

还是先看示例：

class Student(object):def __init__(self, name, score):self.name = nameself.score = scoredef __str__(self):return '(%s: %s)' % (self.name, self.score)__repr__ = __str__def __cmp__(self, s):         # 定义__cmp__()方法if self.name < s.name:    # 比较规则（和默认比较规则相同）return -1elif self.name > s.name:return 1else:return 0

上述 Student 类实现了__cmp__()方法，__cmp__用实例自身 self和传入的实例 s 进行比较，如果 self 应该排在前面，就返回 -1，如果 s 应该排在前面，就返回1，如果两者相当，返回 0。
比较结果：

L = [Student('Tim', 99), Student('Bob', 88), Student('Alice', 77)]
print sorted(L)   # [(Alice: 77), (Bob: 88), (Tim: 99)]  按照姓名排序

升级版本：先判断类型，然后按照分数排序，分数相同按照姓名排序。如下：

class Student(object):def __init__(self, name, score):self.name = nameself.score = scoredef __str__(self):return '(%s: %s)' % (self.name, self.score)__repr__ = __str__def __cmp__(self, s):if not isinstance(s, Student):return -1else:return -cmp(self.score, s.score) or cmp(self.name, s.name)L = [Student('Tim', 99), Student('Bob', 88), Student('Alice', 99)]
print sorted(L)      # 结果为：[(Alice: 99), (Tim: 99), (Bob: 88)]

注意：在 Python3.4.3版本之后，已经没有cmp() 函数了。被 operator模块中的一系列函数取代，并且使用时需要导入，如下：

import operatora, b = 'Hello', 'name'
operator.lt(a, b)       # 小于比较
operator.le(a, b)       # 小于等于比较
operator.eq(a, b)       # 等于比较
operator.ne(a, b)       # 不等于比较
operator.gt(a, b)       # 大于比较
operator.ge(a, b)       # 大于等于比较# 可在类中编写的内置函数如下：
operator.__lt__(a, b)       # 小于比较
operator.__le__(a, b)       # 小于等于比较
operator.__eq__(a, b)       # 等于比较
operator.__ne__(a, b)       # 不等于比较
operator.__gt__(a, b)       # 大于比较
operator.__ge__(a, b)       # 大于等于比较

`len()`函数：

如果一个类表现得像一个list，要获取有多少个元素，就得用 len() 函数。要让 len() 函数工作正常，类必须提供一个特殊方法__len__()，它返回元素的个数。代码示例如下：

class Fib(object):def __init__(self, num):a, b, l= 0, 1, []for item in range(int(num)):l.append(a)a, b = b, a+bself.nums = ldef __len__(self):return len(self.nums)def __str__(self):return str(self.nums)f = Fib(10)
print f          # 输出结果为：[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]
print len(f)     # 输出结果为：10

Python 中的数学运算

Python 提供的基本数据类型 int、float 可以做整数和浮点的四则运算以及乘方等运算。但是，四则运算不局限于int和float，还可以是有理数、矩阵等。

通过定制类，计算有理数（分数形式）的加减乘除四则运算。分别编写__add__()、__sub__()、__mul__()、__div__()函数。代码示例如下：

def gcd(a, b):return gcd(b, a%b) if b!=0 else aclass Rational(object):def __init__(self, p, q):self.p = pself.q = qdef __add__(self, r):return Rational(self.p * r.q + self.q * r.p, self.q * r.q)def __sub__(self, r):return Rational(self.p * r.q - self.q * r.p, self.q * r.q)def __mul__(self, r):return Rational(self.p * r.p, self.q * r.q)def __div__(self, r):return Rational(self.p * r.q, self.q * r.p)def __str__(self):temp = gcd(self.p, self.q)return '%s/%s' % (self.p/temp, self.q/temp)__repr__ = __str__r1 = Rational(1, 2)
r2 = Rational(1, 4)
print r1 + r2         # 3/4
print r1 - r2         # 1/4
print r1 * r2         # 1/8
print r1 / r2         # 2/1

Python中的类型转换

Rational类实现了有理数运算，还可以实现int()和float()类型转换，示例如下：

class Rational(object):def __init__(self, p, q):self.p = pself.q = qdef __int__(self):return self.p // self.qdef __float__(self):return self.p*1.0 / self.qprint float(Rational(7, 2))    # 3.5
print int(Rational(1, 3))      # 0

Python中@property运用：

Python支持高阶函数，在函数式编程中我们介绍了装饰器函数，可以用装饰器函数把设置和获取属性的 get/set 方法“装饰”成属性调用：

class Student(object):def __init__(self, name, score):self.name = nameself.__score = score@property def score(self):            # 实现 get()方法return self.__score@score.setterdef score(self, score):     # 实现 set()方法if score < 0 or score > 100:raise ValueError('invalid score')self.__score = score@propertydef grade(self):            # 实现 grade属性的 get()方法if self.__score < 60: return 'C'elif self.__score <80: return 'B'else: return 'A's = Student('Bob', 59)
print s.grade               # 输出为：Cs.score = 99                # 输出为：A
print s.grades = Student('Bob', 59)
s.score = 60
print s.score      # 60
s.score = 1000
"""
Traceback (most recent call last):...
ValueError: invalid score
"""

Python中限制属性函数`slots()`:

__slots__是指一个类允许的属性列表，它的目的是限制当前类所能拥有的属性，如果不需要添加任意动态的属性，使用__slots__也能节省内存。

class Person(object):__slots__ = ('name', 'gender')def __init__(self, name, gender):self.name = nameself.gender = genderclass Student(Person):__slots__ = ('score')         # 实际上允许的属性还有从父类继承来的 'name' 和 'gender'def __init__(self, name, gender, score):super(Student, self).__init__(name, gender)self.score = scores = Student('Bob', 'male', 59)
s.name = 'Tim'
s.score = 99
print s.score   # 99

Python中对类调用函数`call()`:

在Python中，函数其实是一个对象，所有的函数都是可调用对象。

一个类实例也可以变成一个可调用对象，只需要实现一个特殊方法__call__()。

class Fib(object):def __call__(self, num):a, b, l= 0, 1, []for item in range(int(num)):l.append(a)a, b = b, a+breturn lf = Fib()       # 获取类对象
print f(10)     # 像调用函数一样，调用类