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摘要：自定義向量類型從自定義向量類型入手寫出符合風(fēng)格的對(duì)象，這離不開(kāi)特殊方法的支持。將對(duì)象定為不可變的通過(guò)使用兩個(gè)前導(dǎo)下劃線。程序員約定使用一個(gè)下劃線前綴編寫受保護(hù)的屬性即，他們認(rèn)為應(yīng)該使用命名約定來(lái)避免意外覆蓋屬性。
導(dǎo)語(yǔ)：本文章記錄了本人在學(xué)習(xí)Python基礎(chǔ)之面向?qū)ο笃闹攸c(diǎn)知識(shí)及個(gè)人心得，打算入門Python的朋友們可以來(lái)一起學(xué)習(xí)并交流。
本文重點(diǎn)：
1、掌握編寫Pythonic code背后常用的特殊方法；一、自定義具有Python風(fēng)格的類
2、掌握可擴(kuò)展的格式化輸出方法；
3、了解可散列對(duì)象的設(shè)置以及節(jié)省內(nèi)存的__slots__對(duì)象。
自定義的向量類需要支持基本的輸出，迭代，求模。
1、自定義向量類型從自定義向量類型入手寫出符合Python風(fēng)格的對(duì)象，這離不開(kāi)特殊方法的支持。
我們期望的自定義向量類型應(yīng)支持的基本功能：
構(gòu)造，__init__
輸出，__repr__和__str__
迭代，__iter__
求模，__abs__
轉(zhuǎn)化為字節(jié)序列，__bytes__
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
import math
from array import array
class Vector2d:
typecode="d"
def __init__(self,x,y):
self.x=float(x)
self.y=float(y)
def __str__(self):
return str(tuple(self))
def __iter__(self):
return (i for i in (self.x,self.y))
def __repr__(self):
classname=type(self).__name__
s="{}({},{})".format(classname,*self)
return s
def __abs__(self):
return math.hypot(self.x,self.y)
def __bytes__(self):
return (bytes(self.typecode,encoding="utf-8")+
bytes(array(self.typecode,self)))
2、使用一個(gè)類方法實(shí)現(xiàn)備選構(gòu)造方法
我們能將實(shí)例轉(zhuǎn)化為字節(jié)序列，那么也應(yīng)構(gòu)造一個(gè)將實(shí)例轉(zhuǎn)化為字節(jié)序列的方法。
@classmethod
def frombytes(cls,seqs):
typecode=chr(seqs[0])
memv=memoryview(seqs[1:]).cast(typecode)
return cls(*memv)
memoryview是泛化和去數(shù)學(xué)化的數(shù)組。
3、classmethod和staticmethod兩個(gè)裝飾器classmethod：定義操作類而不是操作實(shí)例的方法，類方法的第一個(gè)參數(shù)是類本身而不是實(shí)例。最常見(jiàn)的用途是定義備選構(gòu)造方法（返回cls(*)）
staticmethod:是普通的函數(shù)，只是碰巧在類的定義體中，而不是在模塊層定義。
二、格式化顯示 1、擴(kuò)展內(nèi)置的format函數(shù)通過(guò)改寫format背后的__format__可以寫出可擴(kuò)展的格式。
實(shí)例1：實(shí)現(xiàn)format對(duì)向量類的處理
def __format__(self,fmt_spec=""):
components=(format(v,fmt_spec)for v in self)
return "({},{})".format(*components)
實(shí)例2：通過(guò)尾部自定義格式代碼p實(shí)現(xiàn)將直角坐標(biāo)向量轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)向量。
def __format__(self,fmt_spec=""):
if fmt_spec[-1]=="p":
coord=(abs(self),self.angle())
spec=fmt_spec[:-1]
components=(format(v,spec)for v in coord)
outer="<{},{}>"
else:
coord=self
components = (format(v, fmt_spec) for v in self)
outer = "({},{})"
return outer.format(*components)
本段代碼的重點(diǎn)在于判斷格式中是否存在自定義格式符p，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的格式處理。
三、將對(duì)象變?yōu)榭缮⒘械?/b>目前的向量是不可散列的，而可散列對(duì)象需要滿足：
(1)支持hash()函數(shù)，并且通過(guò)hash()得到的散列值是不變的； (2)支持通過(guò)__eq__()方法來(lái)檢測(cè)相等性； (3)若a==b為真，則hash(a)=hash(b)也為真。
所以我們需要把對(duì)象定為不可變，然后自定義__hash__。
1、將對(duì)象定為不可變的通過(guò)使用兩個(gè)前導(dǎo)下劃線。將屬性標(biāo)記為私有的。
@property
def x(self):
return self.__x
@property
def y(self):
return self.__y
2、自定義__hash__()
使用異或運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)。
def __hash__(self):
return hash(self.x)^hash(self.y)
四、其它
1、只讀屬性的設(shè)置
私有屬性的設(shè)置只是避免修改方法意外訪問(wèn)不應(yīng)更改的值，而無(wú)法防止有意的改動(dòng)。
通過(guò)__dict__屬性可以查詢Python如何存儲(chǔ)向量的屬性名，然后只要編寫a._Vector2d__x=5這樣的代碼就會(huì)惡意賦值。
Python程序員約定使用一個(gè)下劃線前綴編寫“受保護(hù)”的屬性即self._x，他們認(rèn)為應(yīng)該使用命名約定來(lái)避免意外覆蓋屬性。
2、利用__slots__節(jié)省內(nèi)存默認(rèn)情況下，Python在各個(gè)實(shí)例中名為_(kāi)_dict__的字典中儲(chǔ)存實(shí)例屬性，相應(yīng)地會(huì)消耗大量?jī)?nèi)存。
通過(guò)__slots__類屬性，并讓解釋器把實(shí)例屬性存儲(chǔ)在元組中，可以節(jié)省大量?jī)?nèi)存。
class Vector2d:
__slots__ = ("__x","__y")
typecode="d"
#其他方法實(shí)現(xiàn)省略
使用__slots__應(yīng)注意的問(wèn)題：
__slots__無(wú)法從超類繼承而來(lái)，每個(gè)子類都需要定義__slots__屬性；
實(shí)例只能擁有__slots__中列出的屬性，除非把"__dict__"加入到__slots__中（這樣做就失去了節(jié)省內(nèi)存的初衷）
如果不把"weakref__"加入__slots__，實(shí)例就不能作為弱引用的目標(biāo)。
當(dāng)處理的實(shí)例規(guī)模較小時(shí)，禁止創(chuàng)建動(dòng)態(tài)屬性或不支持弱引用是比較好的選擇。
3、覆蓋類屬性通過(guò)創(chuàng)建子類可以把繼承自父類的實(shí)例屬性覆蓋掉。
class Shortvector2d(Vector2d):
typecode = "f"
#其它方法實(shí)現(xiàn)省略
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