Python學習筆記（十四）：類特殊成員

一.類特殊成員

以雙下劃線 "__" 開頭和結尾命名的成員（屬性和方法），都被稱為類的特殊成員（特殊屬性和特殊方法）

Python類中的特殊成員，不能在類的外部直接呼叫，可以用類中的普通方法呼叫和修改，可以對類的特殊方法進行重寫，實作特殊的功能

二.new()

__new__() 是負責創建類實體的靜態方法

無需使用 staticmethod 裝飾器修飾，優先 __init__() 初始化方法被呼叫

覆寫__new__()將會使用合適的引數呼叫其父類的super().__new__()，并在回傳之前修改實體

__new__(*args, **kwargs)

Create and return a new object.  See help(type) for accurate signature.

class demoClass:
    instances_created = 0
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        print("__new__():",cls,args,kwargs)
        instance = super().__new__(cls)
        instance.number = cls.instances_created
        cls.instances_created += 1
        return instance
        
    def __init__(self,attribute):
        print("__init__():",self,attribute)
        self.attribute = attribute
        
test1 = demoClass("abc")
test2 = demoClass("xyz")
print(test1.number,test1.instances_created)
print(test2.number,test2.instances_created)

__new__(): <class '__main__.demoClass'> ('abc',) {}
__init__(): <__main__.demoClass object at 0x02519690> abc
__new__(): <class '__main__.demoClass'> ('xyz',) {}
__init__(): <__main__.demoClass object at 0x025196F0> xyz
0 2
1 2

__new__()通常會回傳該類的一個實體，有時也可能會回傳其他類的實體，如果發生了這種情況，會跳過對__init__()方法的呼叫

class nonZero(int):
    def __new__(cls,value):
        return super().__new__(cls,value) if value != 0 else None
    def __init__(self,skipped_value):
        print("__init__()")    #__new__方法回傳None會跳過此方法
        super().__init__()
print(type(nonZero(-10)))
print(type(nonZero(0)))
__init__()
<class '__main__.nonZero'>
<class 'NoneType'>

如果__new__方法回傳None，則__init__方法不會被執行，并且回傳值只能呼叫父類中的__new__方法

__new__方法的第一個引數是這個類，其余的引數在呼叫成功后全部傳遞給__init__方法初始化

class A:
	pass
class B(A):
	def __new__(cls):
		print("__new__方法被執行")
		return super().__new__(cls)
	def __init__(self):
		print("__init__方法被執行")
b = B()

__new__方法是傳入類(cls)，__init__方法傳入類的實體化物件(self)
__new__方法回傳的值是一個實體化物件，如果__new__方法回傳None，則__init__方法不會被執行，并且回傳值只能呼叫父類中的__new__方法，而不能呼叫毫無關系的類的__new__方法

在__init__() 不夠用的時候使用 __new__() 

__new__()不限于回傳同一個類的實體，很容易被濫用，需謹慎使用

Python中大量使用 __new__() 方法且合理的，是 MetaClass 元類

關于MetaClass 元類見之前筆記
Python學習筆記（十二）：類和物件

三.repr()

直接輸出類的實體化物件

class test:
    pass
TEST = test()
print(TEST)
<__main__.test object at 0x02919670>

默認情況下，得到的資訊只有“類名+object at+記憶體地址”，對了解該實體化物件幫助不大

當輸出某個實體化物件時，呼叫的就是該物件的__repr__()方法，輸出的是該方法的回傳值

所以print(TEST) 等同于print(TEST.__repr__())，輸出的記憶體地址可能不同

Python中的每個類都包含__repr__() 方法
因為object 類包含 __reper__() 方法，而Python中所有的類都直接或間接繼承自 object 類
 
默認情況下，__repr__() 會回傳和呼叫者有關的 “類名+object at+記憶體地址”資訊，可以通過在類中重寫這個方法，實作輸出想要的資訊

class test:
    def __init__(self):
        self.name = "youchanwill"
        self.add = "you.com"
    def __repr__(self):
        return "test[name="+ self.name +",add=" + self.add +"]"
TEST = test()
print(TEST)
test[name=youchanwill,add=you.com]

__repr__() 方法默認情況下會回傳當前物件的“類名+object at+記憶體地址”，如果對該方法進行重寫，可以為其制作自定義的描述資訊

四.del()

__del__() 方法用來銷毀實體化物件

之前創建的類實體化物件后續不再使用，最好在適當位置手動將其銷毀，釋放其占用的記憶體空間（垃圾回收，簡稱GC）

大多數情況下，不需要手動進行垃圾回收，Python有自動的垃圾回識訓制，能自動將不需要使用的實體物件進行銷毀

手動和自動都會呼叫 __del__() 方法

class test:
    def __init__(self):
        print("呼叫__init__() 方法構造物件")
    def __del__(self):
        print("呼叫__del__() 銷毀物件，釋放其空間")
TEST = test()
del TEST
呼叫__init__() 方法構造物件
呼叫__del__() 銷毀物件，釋放其空間

Python的垃圾回識訓制

Python采用自動參考計數（ARC）的方式實作垃圾回識訓制

1.每個Python物件都會配置一個計數器，初始實體物件的計數器值都為 0，如果有變數參考該實體物件，其計數器的值會加 1，依次類推

2.每當一個變數取消對該實體物件的參考，計數器會減 1

3.如果一個物件的的計數器值為 0，表明沒有變數參考該物件，說明程式不再需要，自動呼叫 __del__() 方法將其回收

class test:
    def __init__(self):
        print("呼叫__init__() 方法構造物件")
    def __del__(self):
        print("呼叫__del__() 銷毀物件，釋放其空間")
TEST = test()
test1 = TEST   #添加一個參考TEST物件的實體物件
del TEST
print("****")
呼叫__init__() 方法構造物件
****

1.構建TEST實體物件時先用test()呼叫該類中的 __init__()方法構造出一個該類的物件（計數器為 0）

2.用TEST這個變數作為所建實體物件的參考（計數器值+1）

3.又有一個test1變數參考TEST（相當于參考 CLanguage())，此時計數器再+1 

4.呼叫del TEST陳述句，只會導致計數器減 1 ，因為計數器值不為 0，因此 不會執行 __del__() 方法

class test:
    def __init__(self):
        print("呼叫__init__() 方法構造物件")
    def __del__(self):
        print("呼叫__del__() 銷毀物件，釋放其空間")
TEST = test()
test1 = TEST   #添加一個參考TEST物件的實體物件
del TEST
print("****")
del test1
print("----")
呼叫__init__() 方法構造物件
****
呼叫__del__() 銷毀物件，釋放其空間
----

執行 del test1 陳述句時，計數器變為 0，對于計數器為 0 的實體物件，自動將其視為垃圾進行回收

如果重寫子類的 __del__() 方法（父類為非 object 的類），必須顯式呼叫父類的 __del__() 方法，這樣才能保證回收子類物件時，其占用的資源能被徹底釋放

class test:
    def __del__(self):
        print("呼叫父類__del__() 方法")
class test1(test):
    def __del__(self):
        print("呼叫子類__del__() 方法")
test2 = test1()
del test2
呼叫子類__del__() 方法

呼叫父類的 __del__()方法，保證回收子類物件時，其占用的資源能被徹底釋放

test3 = test()
del test3
呼叫子類__del__() 方法
呼叫父類__del__() 方法

五.dir()

dir() 函式，回傳一個包含有所有屬性名和方法名的有序串列

通過 dir() 函式，不僅僅輸出本類中新添加的屬性名和方法，還會輸出從父類繼承得到的屬性名和方法名

dir() 函式的內部實作，是在呼叫引數物件 __dir__() 方法的基礎上，對該方法回傳的屬性名和方法名做了排序

class test:
    def __init__ (self,):
        self.name = "youchanwill"
        self.add = "you.com"
    def say():
        pass
TEST = test()
print(dir(TEST))

class test:
    def __init__ (self,):
        self.name = "youchanwill"
        self.add = "you.com"
    def say():
        pass
TEST = test()
print(TEST.__dir__())

使用 __dir__() 方法和 dir() 函式輸出的資料相同，順序不同

六.__dict__屬性

在Python類的內部，類屬性還是實體屬性，都以字典的形式進行存盤，其中屬性名作為key，值作為該key對應的value

 __dict__ 屬性可以用類名或者類的實體物件來呼叫
 
用類名直接呼叫 __dict__，會輸出該由類中所有類屬性組成的字典
用類的實體物件呼叫 __dict__，會輸出由類中所有實體屬性組成的字典

class test:
	a = 10
    b = 16
    def __init__ (self,):
        self.name = "youchanwill"
        self.add = "you.com"
print(test.__dict__)  #通過類名呼叫__dict__

{'a': 10, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'test' objects>, '__module__': '__main__', '__init__': <function test.__init__ at 0x02A97270>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'test' objects>, 'b': 16, '__doc__': None}

TEST = test() #通過類的實體物件呼叫 __dict__ 
print(TEST.__dict__)

{'name': 'youchanwill', 'add': 'you.com'}

具有繼承關系的父類和子類，父類有自己的 __dict__，子類也有自己的 __dict__，不會包含父類的 __dict__

由類的實體物件呼叫 __dict__ 屬性獲取的字典，可以使用字典的方式對其中實體屬性的值進行修改

class test:
	a = 10
    b = 16
    def __init__ (self):
        self.name = "youchanwill"
        self.add = "you.com"

TEST = test() 
print(TEST.__dict__) #通過類實體物件呼叫 __dict__
TEST.__dict__['name'] = "chanwill"
print(TEST.name)
print(TEST.__dict__) 
{'name': 'youchanwill', 'add': 'you.com'}
chanwill
{'name': 'chanwill', 'add': 'you.com'}

無法通過類似的方式修改類變數的值