在本篇文章當(dāng)中主要給大家介紹在 cpython 當(dāng)中一些比較花里胡哨的魔術(shù)方法，以幫助我們自己實(shí)現(xiàn)比較花哨的功能，當(dāng)然這其中也包含一些也非常實(shí)用的魔術(shù)方法。

深入分析 hash 方法

在 Python 中，__hash__() 方法是一種特殊方法（也稱(chēng)為魔術(shù)方法或雙下劃線(xiàn)方法），用于返回對(duì)象的哈希值。哈希值是一個(gè)整數(shù)，用于在字典（dict）和集合（set）等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行快速查找和比較。__hash__() 方法在創(chuàng)建自定義的可哈希對(duì)象時(shí)非常有用，例如自定義類(lèi)的實(shí)例，以便可以將這些對(duì)象用作字典的鍵或集合的元素。

下面是一些需要注意的問(wèn)題和示例來(lái)幫助理解 __hash__() 方法：

• 如果兩個(gè)對(duì)象相等（根據(jù) __eq__() 方法的定義），它們的哈希值應(yīng)該相等。即，如果 a == b 為真，則 hash(a) == hash(b) 也為真，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槲覀冊(cè)谑褂眉虾妥值涞臅r(shí)候，就需要保證容器當(dāng)中每種對(duì)象只能夠有一個(gè)，如果不滿(mǎn)足這個(gè)條還的話(huà)，那么就可能會(huì)導(dǎo)致同一種對(duì)象在容器當(dāng)中會(huì)存在多個(gè)。
• 重寫(xiě) __hash__() 方法通常需要同時(shí)重寫(xiě) __eq__() 方法，以確保對(duì)象的相等性和哈希值的一致性。
• 如果對(duì)象沒(méi)有定義 __eq__方法，那么也不要定義 __hash__方法，因?yàn)槿绻龅焦Ｖ迪嗟鹊膶?duì)象時(shí)候，如果無(wú)法對(duì)兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較的話(huà)，那么也會(huì)導(dǎo)致容易當(dāng)中有多個(gè)相同的對(duì)象。

import random
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __eq__(self, other):
        return self.name == other.name and self.age == other.age
    def __hash__(self):
        return hash((self.name, self.age)) + random.randint(0, 1024)
    def __repr__(self):
        return f"[name={self.name}, age={self.age}]"
person1 = Person("Alice", 25)
person2 = Person("Alice", 25)
print(hash(person1))  
print(hash(person2))  
container = set()
container.add(person1)
container.add(person2)
print(container)

在上面代碼當(dāng)中我們重寫(xiě)了 __hash__ 函數(shù)，但是對(duì)象的哈希值每次調(diào)用的時(shí)候我們都加入一個(gè)隨機(jī)數(shù)，因此即使 name 和 age 都相等，如果 hash 值不想等，那么可能會(huì)造成容器當(dāng)中存在多個(gè)相同的對(duì)象，上面的代碼就會(huì)造成相同的對(duì)象，上面的程序輸出結(jié)果如下所示：

1930083569156318318
1930083569156318292
{[name=Alice, age=25], [name=Alice, age=25]}

如果重寫(xiě)上面的類(lèi)對(duì)象：

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __eq__(self, other):
        return self.name == other.name and self.age == other.age
    def __hash__(self):
        return hash((self.name, self.age))
    def __repr__(self):
        return f"[name={self.name}, age={self.age}]"

那么容器器當(dāng)中只會(huì)有一個(gè)對(duì)象。

如果我們只重寫(xiě)了 __hash__方法的時(shí)候也會(huì)造成容器當(dāng)中有多個(gè)相同的對(duì)象。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    # def __eq__(self, other):
    #     return self.name == other.name and self.age == other.age
    def __hash__(self):
        return hash((self.name, self.age)) # + random.randint(0, 1024)
    def __repr__(self):
        return f"[name={self.name}, age={self.age}]"

這是因?yàn)槿绻Ｖ迪嗤臅r(shí)候還需要在比較兩個(gè)對(duì)象是否相等，如果相等那么就不需要將這個(gè)對(duì)象保存到容器當(dāng)中，如果不相等那么將會(huì)將這個(gè)對(duì)象加入到容器當(dāng)中。

bool 方法

在 Python 中，object.__bool__() 方法是一種特殊方法，用于定義對(duì)象的布爾值。它在使用布爾運(yùn)算符（如 if 語(yǔ)句和邏輯運(yùn)算）時(shí)自動(dòng)調(diào)用。__bool__() 方法應(yīng)該返回一個(gè)布爾值，表示對(duì)象的真值。如果 __bool__() 方法未定義，Python 將嘗試調(diào)用 __len__() 方法來(lái)確定對(duì)象的真值。如果 __len__() 方法返回零，則對(duì)象被視為假；否則，對(duì)象被視為真。

下面是一些需要注意的事項(xiàng)來(lái)幫助理解 __bool__() 方法：

• __bool__() 方法在對(duì)象被應(yīng)用布爾運(yùn)算時(shí)自動(dòng)調(diào)用。例如，在 if 語(yǔ)句中，對(duì)象的真值由 __bool__() 方法確定。
• __bool__() 方法應(yīng)該返回一個(gè)布爾值（True 或 False）。
• 如果 __bool__() 方法未定義，Python 將嘗試調(diào)用 __len__() 方法來(lái)確定對(duì)象的真值。
• 當(dāng)對(duì)象的長(zhǎng)度為零時(shí)，即 __len__() 方法返回零，對(duì)象被視為假；否則，對(duì)象被視為真。
• 如果既未定義 __bool__() 方法，也未定義 __len__() 方法，則對(duì)象默認(rèn)為真。

下面是一個(gè)示例，展示了如何在自定義類(lèi)中使用 __bool__() 方法：

class NonEmptyList:
    def __init__(self, items):
        self.items = items
    def __bool__(self):
        return len(self.items) > 0
my_list = NonEmptyList([1, 2, 3])
if my_list:
    print("The list is not empty.")
else:
    print("The list is empty.")

對(duì)象的屬性訪(fǎng)問(wèn)

在Python中，我們可以通過(guò)一些特殊方法來(lái)定制屬性訪(fǎng)問(wèn)的行為。本文將深入介紹這些特殊方法，包括__getitem__()、__setitem__()、__delitem__()和__getattr__()方法，以幫助更好地理解屬性訪(fǎng)問(wèn)的機(jī)制和應(yīng)用場(chǎng)景。

__getitem__()方法是用于索引操作的特殊方法。當(dāng)我們通過(guò)索引訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的屬性時(shí)，Python會(huì)自動(dòng)調(diào)用該方法，并傳入索引值作為參數(shù)。我們可以在該方法中實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性的獲取操作，并返回相應(yīng)的值。

class MyList:
    def __init__(self):
        self.data = []
    def __getitem__(self, index):
        return self.data[index]
my_list = MyList()
my_list.data = [1, 2, 3]
print(my_list[1])  # 輸出: 2

在上面的例子中，我們定義了一個(gè)名為MyList的類(lèi)，它具有一個(gè)屬性data，該屬性是一個(gè)列表。通過(guò)重寫(xiě)__getitem__()方法，我們使得可以通過(guò)索引來(lái)訪(fǎng)問(wèn)MyList對(duì)象的data屬性。當(dāng)我們使用my_list[1]的形式進(jìn)行索引操作時(shí)，Python會(huì)自動(dòng)調(diào)用__getitem__()方法，并將索引值1作為參數(shù)傳遞給該方法。

__setitem__()方法用于屬性的設(shè)置操作，即通過(guò)索引為對(duì)象的屬性賦值。當(dāng)我們使用索引操作并賦值給對(duì)象的屬性時(shí)，Python會(huì)自動(dòng)調(diào)用__setitem__()方法，并傳入索引值和賦值的值作為參數(shù)。

class MyList:
    def __init__(self):
        self.data = [0 for i in range(2)]
    def __setitem__(self, index, value):
        self.data[index] = value
my_list = MyList()
my_list[0] = 1
my_list[1] = 2
print(my_list.data)  # 輸出: [1, 2]

在上述示例中，我們重寫(xiě)了__setitem__()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象屬性的設(shè)置操作。當(dāng)我們執(zhí)行my_list[0] = 1和my_list[1] = 2的賦值操作時(shí)，Python會(huì)自動(dòng)調(diào)用__setitem__()方法，并將索引值和賦值的值傳遞給該方法。在__setitem__()方法中，我們將值賦給了對(duì)象的data屬性的相應(yīng)索引位置。

__delitem__()方法用于刪除對(duì)象屬性的特殊方法。當(dāng)我們使用del語(yǔ)句刪除對(duì)象屬性時(shí)，Python會(huì)自動(dòng)調(diào)用__delitem__()方法，并傳入要?jiǎng)h除的屬性的索引值作為參數(shù)。

class MyDict:
    def __init__(self):
        self.data = dict()
    def __delitem__(self, key):
        print("In __delitem__")
        del self.data[key]
obj = MyDict()
obj.data["key"] = "val"
del obj["key"] # 輸出 In __delitem__

__getattr__() 是一個(gè)特殊方法，用于在訪(fǎng)問(wèn)不存在的屬性時(shí)自動(dòng)調(diào)用。它接收一個(gè)參數(shù)，即屬性名，然后返回相應(yīng)的值或引發(fā) AttributeError 異常。

class MyClass:
    def __getattr__(self, name):
        if name == 'color':
            return 'blue'
        else:
            raise AttributeError(f"'MyClass' object has no attribute '{name}'")
my_obj = MyClass()
print(my_obj.color)  # 輸出: blue
print(my_obj.size)   # 引發(fā) AttributeError: 'MyClass' object has no attribute 'size'

在上面的示例中，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn) my_obj.color 時(shí)，由于 color 屬性不存在，Python 會(huì)自動(dòng)調(diào)用 __getattr__() 方法，并返回預(yù)定義的值 'blue'。而當(dāng)訪(fǎng)問(wèn) my_obj.size 時(shí)，由于該屬性也不存在，__getattr__() 方法會(huì)引發(fā) AttributeError 異常。

__setattr__() 是一個(gè)特殊方法，用于在設(shè)置屬性值時(shí)自動(dòng)調(diào)用。它接收兩個(gè)參數(shù)，即屬性名和屬性值。我們可以在該方法中對(duì)屬性進(jìn)行處理、驗(yàn)證或記錄。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.color = 'red' # 輸出：Setting attribute 'color' to 'red'
    def __setattr__(self, name, value):
        print(f"Setting attribute '{name}' to '{value}'")
        super().__setattr__(name, value)
my_obj = MyClass()
my_obj.color = 'blue'  # 輸出: Setting attribute 'color' to 'blue'

當(dāng)我們使用 . 的方式去訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象屬性的時(shí)候，首先會(huì)調(diào)用對(duì)象的 __getattribute__ 函數(shù)，如果屬性不存在才會(huì)調(diào)用 __getattr__。當(dāng) __getattribute__ 方法無(wú)法找到指定的屬性時(shí)，Python 會(huì)調(diào)用 __getattr__ 方法。以下是在之前的示例類(lèi) CustomClass 上添加 __getattr__ 方法的代碼：

class CustomClass:
    def __init__(self):
        self.attribute = "Hello, world!"
    def __getattribute__(self, name):
        print(f"Accessing attribute: {name}")
        return super().__getattribute__(name)
    def __getattr__(self, name):
        print(f"Attribute {name} not found")
        return None

在這個(gè)示例中，我們?cè)?CustomClass 中添加了 __getattr__ 方法。當(dāng) __getattribute__ 方法無(wú)法找到指定的屬性時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)用 __getattr__ 方法，并打印出屬性名稱(chēng) "attribute" 以及未找到屬性的提示信息。

我們執(zhí)行下面的代碼：

obj = CustomClass()
print(obj.attribute)
print(obj.nonexistent_attribute)

輸出結(jié)果如下所示：

Accessing attribute: attribute
Hello, world!
Accessing attribute: nonexistent_attribute
Attribute nonexistent_attribute not found
None

首先，我們?cè)L問(wèn)存在的屬性 attribute，此時(shí) __getattribute__ 方法被調(diào)用，并打印出屬性名稱(chēng) "attribute"，然后返回屬性的實(shí)際值 "Hello, world!"。接著，我們嘗試訪(fǎng)問(wèn)不存在的屬性 nonexistent_attribute，由于 __getattribute__ 方法無(wú)法找到該屬性，因此會(huì)調(diào)用 __getattr__ 方法，并打印出屬性名稱(chēng) "nonexistent_attribute" 以及未找到屬性的提示信息，然后返回 None。

上下文管理器

當(dāng)我們需要在特定的代碼塊執(zhí)行前后進(jìn)行一些操作時(shí)，上下文管理器是一種非常有用的工具。上下文管理器可以確保資源的正確分配和釋放，無(wú)論代碼塊是否出現(xiàn)異常。在Python中，我們可以通過(guò)實(shí)現(xiàn) __enter__ 和 __exit__ 方法來(lái)創(chuàng)建自定義的上下文管理器。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的上下文管理器示例，展示了如何使用 object.__enter__ 和 object.__exit__ 方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè)文件操作的上下文管理器：

class FileContextManager:
    def __init__(self, filename, mode):
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.file = None
    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        self.file.close()
with FileContextManager('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, world!')

在上述示例中，F(xiàn)ileContextManager 類(lèi)實(shí)現(xiàn)了 __enter__ 和 __exit__ 方法。在 __enter__ 方法中，我們打開(kāi)文件并返回文件對(duì)象，這樣在 with 語(yǔ)句塊中就可以使用該文件對(duì)象。在 __exit__ 方法中，我們關(guān)閉文件。

無(wú)論代碼塊是否拋出異常，__exit__ 方法都會(huì)被調(diào)用來(lái)確保文件被正確關(guān)閉。這樣可以避免資源泄露和文件鎖定等問(wèn)題。使用上下文管理器可以簡(jiǎn)化代碼，并提供一致的資源管理方式，特別適用于需要打開(kāi)和關(guān)閉資源的情況，如文件操作、數(shù)據(jù)庫(kù)連接等。

上述上下文管理器的 __exit__ 方法有三個(gè)參數(shù)：exc_type、exc_value 和 traceback。下面是對(duì)這些參數(shù)的詳細(xì)介紹：

• exc_type（異常類(lèi)型）：這個(gè)參數(shù)表示引發(fā)的異常的類(lèi)型。如果在上下文管理器的代碼塊中沒(méi)有引發(fā)異常，它的值將為 None。如果有異常被引發(fā)，exc_type 將是引發(fā)異常的類(lèi)型。
• exc_value（異常值）：這個(gè)參數(shù)表示引發(fā)的異常的實(shí)例。它包含了關(guān)于異常的詳細(xì)信息，如錯(cuò)誤消息。如果沒(méi)有異常被引發(fā)，它的值也將為 None。
• traceback（回溯信息）：這個(gè)參數(shù)是一個(gè)回溯對(duì)象，它包含了關(guān)于異常的堆棧跟蹤信息。它提供了導(dǎo)致異常的代碼路徑和調(diào)用關(guān)系。如果沒(méi)有異常被引發(fā)，它的值將為 None。

以上就是深入理解Python虛擬機(jī)中魔術(shù)方法的使用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python魔術(shù)方法的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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