第64集：魔术方法基础

学习目标

理解魔术方法（特殊方法）的概念与作用
掌握魔术方法的命名规则（__方法名__）
学会常用的对象生命周期魔术方法
了解魔术方法如何让自定义类更好地融入 Python 生态
初步具备使用魔术方法增强类功能的能力

1. 什么是魔术方法

魔术方法（Magic Methods / Special Methods）是 Python 中以双下划线 __ 包围的特殊方法，例如 __init__、__str__、__len__ 等。
它们在特定场景下会被 Python 自动调用，使我们能够自定义类的行为，让它表现得像内置类型（如列表、字符串、数字等）。

1.1 魔术方法的特点

方法名前后都有双下划线 __xxx__
一般由 Python 解释器在特定操作时自动调用，无需手动调用
可以实现运算符重载、对象转换、容器行为等

2. 常见的对象生命周期魔术方法

2.1 `init` —— 构造方法

在创建对象时初始化实例属性。

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

p = Person("Alice", 30)  # 自动调用 __init__

2.2 `del` —— 析构方法

对象被销毁时调用，用于释放资源。

class FileHandler:
    def __init__(self, filename):
        self.file = open(filename, 'w')
    def __del__(self):
        self.file.close()
        print("文件已关闭")

2.3 `repr` 与 `str`

__repr__：面向开发者的字符串表示，通常用于调试。repr(obj) 或交互模式中直接输出对象时调用。
__str__：面向用户的字符串表示，print(obj) 或 str(obj) 时调用。

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    def __repr__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"
    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})"

p = Point(3, 4)
print(repr(p))  # Point(3, 4)
print(str(p))   # (3, 4)
print(p)        # (3, 4)  （调用 __str__）

3. 布尔值与真值测试

3.1 `bool`

决定对象在布尔上下文（如 if obj:）中的真假。
如果没有定义 __bool__，Python 会尝试调用 __len__，若也没有则默认为 True。

class MyCollection:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def __bool__(self):
        return len(self.data) > 0

col1 = MyCollection([1, 2, 3])
col2 = MyCollection([])
print(bool(col1))  # True
print(bool(col2))  # False

4. 容器行为魔术方法（基础）

可以让类表现得像列表、字典等容器。

4.1 `len`

定义 len(obj) 的返回值。

class Bag:
    def __init__(self, items):
        self.items = items
    def __len__(self):
        return len(self.items)

bag = Bag([1, 2, 3])
print(len(bag))  # 3

4.2 `getitem` 与 `setitem`

支持下标访问和赋值。

class SimpleList:
    def __init__(self, items):
        self.items = items
    def __getitem__(self, index):
        return self.items[index]
    def __setitem__(self, index, value):
        self.items[index] = value

sl = SimpleList([10, 20, 30])
print(sl[1])  # 20
sl[1] = 99
print(sl[1])  # 99

5. 实际应用案例：自定义数值向量

class Vector:
    def __init__(self, *components):
        self.components = list(components)
    def __len__(self):
        return len(self.components)
    def __getitem__(self, index):
        return self.components[index]
    def __repr__(self):
        return f"Vector{ tuple(self.components) }"
    def __bool__(self):
        return any(self.components)  # 任一分量非零即为 True

v = Vector(0, 5, 0)
print(v)        # Vector(0, 5, 0)
print(len(v))   # 3
print(bool(v))  # True

6. 常见错误与注意事项

魔术方法必须严格使用双下划线包围，拼写错误会导致方法不被调用
__init__ 不应有返回值（返回非 None 会报错）
__repr__ 应尽量返回一个有效的 Python 表达式字符串，便于调试
如果定义了 __bool__，不要再依赖 __len__ 来决定真值，避免逻辑混乱

7. 课后练习

为 Rectangle 类实现 __str__ 和 __repr__，使打印和交互模式输出更直观。
为自定义的 Stack 类实现 __len__ 和 __bool__，支持 len(stack) 与 if stack: 判断。
设计一个 Table 类，实现 __getitem__ 支持下标访问行数据。

总结

魔术方法是 Python 面向对象的重要特性，能显著增强类的功能和可用性
常用基础魔术方法包括构造/析构、字符串表示、布尔值、容器行为等
正确使用魔术方法可以让自定义类自然地融入 Python 语法和习惯用法

下一集我们将深入学习 常用魔术方法，掌握更多运算符重载与特殊功能的实现。