王学良 Xueliang Wang's Blog

Python｜实现属于自己的数据类型

 
  • 2020年 09月26日

我们今天聊聊怎么使用python中的特殊方法来实现属于自己的数据类型。

python中有很多的数据类型，比如说数组、字典等等。

我们先来看一个例子，我们平时使用 len() 这个函数的次数很多，它会获取对象的长度:

>>> a = [1,2,3,4]
>>> len(a)
4

但当我们把len()应用到整数上时就会报错：

>>> a = 3
>>> len(a)
TypeError: object of type 'int' has no len()

为什么会出现这个结果呢？

Python 解释器碰到特殊的句法时（例如 len()），会使用特殊方法去激活一些基本的对象操作，这些特殊方法的名字以两个下划线开头，以两个下划线结尾（例如__len__）。

我们在使用 len() 这个函数的时候，解释器会去调用__len__方法。而由于 int 中没有内嵌__len__这个方法，所以代码会显示报错。

我们来自己实现一个例子看一看。我们现在自己构造一个Test类

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums

这时候我们调用len()函数

>>> test = Test([1,2,3,4])
>>> len(test)
TypeError: object of type 'Test' has no len()

我们发现同样会报错。但是我们接下来在 Test 类中加入__len__方法试一下

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums
    
    def __len__(self):
        return len(self.nums)

我们进行调用：

>>> test = Test([1,2,3,4])
>>> len(test)
4

我们发现程序可以正确返回我们想要的结果。当然我们可以尝试更骚的操作，在我们定义的数据类型里，无论你输入的值是什么，返回长度的时候总是返回1

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums
    
    def __len__(self):
        return 1

我们试一下

>>> test1 = Test([1,2,3,4])
>>> len(test1)
1
>>> test2 = Test([1,2,3,4,5])
>>> len(test2)
1

我们发现其完美实现了我们想要的功能。

接下来我们再看：

>>> a = [1,2,3,4]
>>> a
[1, 2, 3, 4]

我们发现当我们给a赋值为list的时候，再次输入a，可以在屏幕上打印出a所显示的具体内容。

我们再来试试我们自己创建的类：

>>> test = Test([1,2,3,4])
>>> test
<__main__.Test at 0x7f8d5b6202d0>

我们发现当我们打印 test，得到的却是一串字符串，其可读性是比较差的。别人有的，我们也要有！我们有没有办法给我们自己创建的数据类型一个较好的表示形式呢？

答案是有的，就是__repr__方法。我们来尝试一下

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums
    
    def __len__(self):
        return len(self.nums)
    
    def __repr__(self):
        return '%r' %self.nums

>>> test = Test([1,2,3,4])
>>> test
[1, 2, 3, 4]
>>> print(test)
[1, 2, 3, 4]

我们用__repr__方法完美解决了这个需求。

那如果我们也想要我们的数据结构有加法的功能呢？我们可以使用__add__ 方法来实现！我们来看：

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums
    
    def __len__(self):
        return len(self.nums)
    
    def __repr__(self):
        return '%r' %self.nums
    
    def __add__(self, others):
        _sum = [x+y for x, y in zip(self.nums, others.nums)]
        return Test(_sum)

>>> a = Test([1,2,3,4])
>>> b = Test([1,2,3,4])
>>> a + b
[2, 4, 6, 8]

更进一步，如果我们想要实现乘法呢？只需要用到 __mul__方法就可以:

class Test:
    def __init__(self,nums):
        self.nums = nums
    
    def __len__(self):
        return len(self.nums)
    
    def __repr__(self):
        return '%r' %self.nums
    
    def __add__(self, others):
        _sum = [x+y for x, y in zip(self.nums, others.nums)]
        return Test(_sum)
    
    def __mul__(self, scalar):
        return Test([x*scalar for x in self.nums])

>>> a = Test([1,2,3,4])
>>> a*3
[3, 6, 9, 12]

当然，python中还存在很多其他特殊方法，比如说大家可以自己去探索！传送门 通过这些特殊方法，我们完全可以构造我们自己想要的数据类型，定义我们想要的数据运算方式。你想要它怎样，它就会怎样😜

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