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Python中的魔术方法（Magic Methods）是一组特殊的方法，它们以双下划线开头和结尾，例如__init__和__str__。这些方法可以定义自定义类的行为，使对象可以与Python的内置功能（例如len、str、+等）协作。本文将介绍12个Python开发者必知必会的魔术方法，以及如何使用它们来定制类。
1. __init__
__init__方法是类的构造方法，在创建类的实例时自动调用。它用于初始化对象的属性。
class MyClass:
def __init__(self, value):
self.value = value
obj = MyClass(42)
print(obj.value) # 输出 422. __str__
__str__方法用于返回对象的字符串表示。当调用str(obj)时，它将调用对象的__str__方法。
class MyClass:
def __init__(self, value):
self.value = value
def __str__(self):
return f"MyClass with value {self.value}"
obj = MyClass(42)
print(str(obj)) # 输出 "MyClass with value 42"3. __repr__
__repr__方法用于返回对象的“官方”字符串表示，通常是一个可以用来重新创建对象的表达式。当在交互式环境中直接输入对象名时，它将调用对象的__repr__方法。
class MyClass:
def __init__(self, value):
self.value = value
def __repr__(self):
return f"MyClass({self.value})"
obj = MyClass(42)
print(obj) # 输出 "MyClass(42)"4. __len__
__len__方法用于返回对象的长度，通常与内置函数len一起使用。
class MyList:
def __init__(self, data):
self.data = data
def __len__(self):
return len(self.data)
my_list = MyList([1, 2, 3, 4, 5])
print(len(my_list)) # 输出 55. __getitem__ 和 __setitem__
__getitem__方法用于获取对象的元素，__setitem__方法用于设置对象的元素。这使得类可以像列表或字典一样操作。
class MyList:
def __init__(self, data):
self.data = data
def __getitem__(self, index):
return self.data[index]
def __setitem__(self, index, value):
self.data[index] = value
my_list = MyList([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_list[2]) # 输出 3
my_list[2] = 42
print(my_list[2]) # 输出 426. __iter__ 和 __next__
__iter__方法返回一个可迭代对象，__next__方法用于获取下一个元素。这使得类可以支持迭代。
class MyRange:
def __init__(self, limit):
self.limit = limit
self.current = 0
def __iter__(self):
return self
def __next__(self):
if self.current < self.limit:
result = self.current
self.current += 1
return result
else:
raise StopIteration
my_range = MyRange(5)
for num in my_range:
print(num) # 输出 0 1 2 3 47. __contains__
__contains__方法用于检查对象是否包含某个值。它通常与in操作符一起使用。
class MyList:
def __init__(self, data):
self.data = data
def __contains__(self, item):
return item in self.data
my_list = MyList([1, 2, 3, 4, 5])
print(3 in my_list) # 输出 True8. __eq__
__eq__方法用于定义对象之间的相等性。它通常与==操作符一起使用。
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def __eq__(self, other):
if isinstance(other, Point):
return self.x == other.x and self.y == other.y
return False
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(1, 2)
print(p1 == p2) # 输出 True9. __lt__, __le__, __gt__, __ge__
这些方法分别用于定义对象之间的小于、小于或等于、大于和大于或等于关系。它们通常与比较操作符（例如<、<=、>、>=）一起使用。
class Rectangle:
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def __lt__(self, other):
return self.width * self.height < other.width * other.height
def __le__(self, other):
return self.width * self.height <= other.width * other.height
def __gt__(self, other):
return self.width * self.height > other.width * other.height
def __ge__(self, other):
return self.width * self.height >= other.width * other.height
rect1 = Rectangle(3, 4)
rect2 = Rectangle(2, 6)
print(rect1 < rect2) # 输出 True
print(rect1 <= rect2) # 输出 True
print(rect1 > rect2) # 输出 False
print(rect1 >= rect2) # 输出 False10. __add__
__add__方法用于定义对象之间的加法操作。它通常与+操作符一起使用。
class ComplexNumber:
def __init__(self, real, imaginary):
self.real = real
self.imaginary = imaginary
def __add__(self, other):
return ComplexNumber(self.real + other.real, self.imaginary + other.imaginary)
c1 = ComplexNumber(1, 2)
c2 = ComplexNumber(2, 3)
result = c1 + c2
print(result.real, "+", result.imaginary, "i") # 输出 3 + 5 i11. __sub__
__sub__方法用于定义对象之间的减法操作。它通常与-操作符一起使用。
class Vector:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def __sub__(self, other):
return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)
v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(2, 3)
result = v1 - v2
print(result.x, result.y) # 输出 -1 -112. __call__
__call__方法可以将对象作为函数调用。这意味着可以像函数一样调用对象，并在类中定义其行为。
class MyFunction:
def __call__(self, *args):
return sum(args)
add = MyFunction()
result = add(1, 2, 3, 4, 5)
print(result) # 输出 15结论
魔术方法是Python中非常强大和灵活的功能之一，它们可以自定义类的行为，使代码更具可读性和可维护性。本文介绍了12个常用的魔术方法，包括__init__、__str__、__repr__、__len__、__getitem__、__setitem__、__iter__、__next__、__contains__、__eq__、__lt__等等。通过熟练掌握这些魔术方法，可以更好地利用Python的强大功能，编写出更具表现力和功能性的自定义类。
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