4.4 类的特殊方法-原创手记-慕课网

在 Python 中，类的特殊方法是一组以双下划线（__）开始和结束的方法。这些方法在特定情况下被自动调用，从而允许我们定制类的行为。在这一节中，我们将讨论一些常用的特殊方法，并通过实例代码展示如何使用它们。

4.4.1 `init` 方法

__init__ 方法是一个类的构造方法。当创建类的实例时，它会被自动调用。__init__ 方法通常用于初始化类的属性。以下是一个示例：

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

p1 = Person("Alice", 30)
print(p1.name)  # 输出结果：Alice
print(p1.age)   # 输出结果：30

在这个示例中，我们定义了一个名为 Person 的类，它具有两个属性：name 和 age。我们在 __init__ 方法中初始化这些属性。当我们创建 Person 类的实例时，__init__ 方法被自动调用，从而设置 name 和 age 属性的值。

4.4.2 `str` 方法

__str__ 方法用于定义类的实例的字符串表示。当使用 print() 函数打印类的实例时，它会被自动调用。以下是一个示例：

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})"

p1 = Person("Alice", 30)
print(p1)  # 输出结果：Person(name=Alice, age=30)

在这个示例中，我们为 Person 类定义了一个 __str__ 方法。这个方法返回一个包含 name 和 age 属性值的字符串。当我们使用 print() 函数打印 Person 类的实例时，__str__ 方法被自动调用，从而打印出实例的字符串表示。

4.4.3 `repr` 方法

__repr__ 方法用于定义类的实例的“官方”字符串表示。它的主要目的是为开发者提供一个明确的、不歧义的实例表示。当在交互式解释器中输入类的实例时，它会被自动调用。以下是一个示例：

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

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

p1 = Person("Alice", 30)
print(repr(p1))  # 输出结果：Person(name='Alice', age=30)

在这个示例中，我们为 Person 类定义了一个 __repr__ 方法。这个方法返回一个包含 name 和 age 属性值的字符串，使用 !r 格式说明符将属性值转换为它们的 repr() 表示。当我们在交互式解释器中输入 Person 类的实例时，__repr__ 方法被自动调用，从而输出实例的“官方”字符串表示。

4.4.4 算术运算符重载

在 Python 中，我们可以通过定义特殊方法来重载算术运算符，从而实现类的实例之间的算术运算。以下是一个示例：

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

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

    def __sub__(self, other):
        return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)

    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})

在这个示例中，我们定义了一个名为 Vector 的类，它具有两个属性：x 和 y。我们还定义了两个特殊方法：__add__ 和 __sub__，它们分别用于重载加法运算符 + 和减法运算符 -。当我们对 Vector 类的实例执行加法或减法运算时，这些特殊方法被自动调用。

v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)

v3 = v1 + v2
print(v3)  # 输出结果：(4, 6)

v4 = v1 - v2
print(v4)  # 输出结果：(-2, -2)

在这个示例中，我们创建了两个 Vector 类的实例 v1 和 v2。我们使用加法运算符 + 将它们相加，从而调用 __add__ 方法。类似地，我们使用减法运算符 - 将它们相减，从而调用 __sub__ 方法。

4.4.5 比较运算符重载

我们还可以通过定义特殊方法来重载比较运算符，从而实现类的实例之间的比较。以下是一个示例：

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

    def __eq__(self, other):
        return self.age == other.age

    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age

    def __le__(self, other):
        return self.age <= other.age

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

在这个示例中，我们为 Person 类定义了三个特殊方法：__eq__、__lt__ 和 __le__，它们分别用于重载等于运算符 ==、小于运算符 < 和小于等于运算符 <=。当我们对 Person 类的实例执行这些比较运算时，这些特殊方法被自动调用。

p1 = Person("Alice", 30)
p2 = Person("Bob", 25)

print(p1 == p2)  # 输出结果：False
print(p1 < p2)   # 输出结果：False
print(p1 <= p2)  # 输出结果：False

在这个示例中，我们创建了两个 Person 类的实例 p1 和 p2。我们使用等于运算符 == 对它们进行比较，从而调用 __eq__ 方法。类似地，我们使用小于运算符 < 和小于等于运算符 <= 分别调用 __lt__ 和 __le__ 方法。

这些只是 Python 特殊方法的一部分示例。还有许多其他特殊方法，它们可以用于定制类的行为。要了解更多关于特殊方法的信息，可以参考 Python 官方文档：https://docs.python.org/3/reference/datamodel.html#special-method-names。