Python一个类的特殊方法有哪些

在Python中，特殊方法（又称魔术方法或双下方法）是定义类行为的强大工具。这些以双下划线__包裹的方法，能让类像内置类型一样支持运算符、迭代、上下文管理等操作。本文将系统梳理Python类中的特殊方法体系，助你写出更优雅的Python代码。

一、核心特殊方法体系

1. 构造与销毁

__new__：创建实例的底层方法，需返回实例对象

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class Singleton:
    _instance = None
    def __new__(cls):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

__init__：实例初始化方法，可接收构造参数

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class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

__del__：析构方法，对象销毁时自动调用
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```
class FileHandler:
    def __del__(self):
        self.file.close()
```

2. 对象表示与格式化

__str__：用户友好的字符串表示

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class Point:
    def __str__(self):
        return f"坐标点({self.x}, {self.y})"

__repr__：开发调试的精确表示

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class Student:
    def __repr__(self):
        return f"Student(name='{self.name}', score={self.score})"

__format__：自定义格式化输出

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class Money:
    def __format__(self, format_spec):
        return f"${self.amount:,{format_spec}}"

3. 容器类型方法

__len__：实现len()函数支持

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class MyList:
    def __len__(self):
        return len(self.items)

__getitem__ & __setitem__：支持索引操作

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class Matrix:
    def __getitem__(self, index):
        return self.data[index[0]][index[1]]

__iter__ & __next__：创建可迭代对象

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class Fibonacci:
    def __iter__(self):
        self.a, self.b = 0, 1
        return self
    def __next__(self):
        value = self.a
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        return value

4. 运算符重载

比较运算符 ：__eq__, __lt__, __le__等

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class Person:
    def __eq__(self, other):
        return self.id == other.id

算术运算符 ：__add__, __sub__, __mul__等

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class Vector:
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x+other.x, self.y+other.y)

位运算符 ：__and__, __or__, __xor__等

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class BinaryMask:
    def __and__(self, other):
        return self.value & other.value

二、高级特殊方法

1. 上下文管理协议

__enter__ & __exit__ ：支持with语句

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class DatabaseConnection:
    def __enter__(self):
        self.connect()
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        self.close()

2. 属性访问控制

__getattr__：访问不存在属性时调用

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class DynamicAttributes:
    def __getattr__(self, name):
        if name.startswith('field_'):
            return 0
        raise AttributeError

__setattr__：设置属性时的拦截

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class ValidatedAttributes:
    def __setattr__(self, name, value):
        if name == 'age' and not 0 <= value <= 150:
            raise ValueError("Invalid age")
        super().__setattr__(name, value)

3. 特殊运算支持

__call__：使实例可像函数调用

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class Adder:
    def __call__(self, a, b):
        return a + b
adder = Adder()
print(adder(3, 5))  # 输出8

__hash__ & __bool__：支持哈希和布尔转换

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class User:
    def __hash__(self):
        return hash(self.id)
    def __bool__(self):
        return self.is_active

三、最佳实践指南

遵循PEP 8规范：特殊方法命名严格使用双下划线
优先使用内置方法 ：如@property替代__getattr__实现只读属性
避免过度重载：仅在需要改变默认行为时重载运算符
注意方法冲突 ：如__getattribute__会覆盖__getattr__
谨慎使用__del__：考虑使用上下文管理器替代

四、实战案例：矢量运算类

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class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"
    
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __sub__(self, other):
        return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)
    
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
    
    def __eq__(self, other):
        return self.x == other.x and self.y == other.y
    
    def __lt__(self, other):
        return self.x**2 + self.y**2 < other.x**2 + other.y**2

# 测试
v1 = Vector(3, 4)
v2 = Vector(1, 2)
print(v1 + v2)  # Vector(4, 6)
print(v1 * 2)   # Vector(6, 8)
print(v1 == v2) # False

掌握这些特殊方法，你将能创建行为更接近Python内置类型的对象，写出更简洁、更直观的代码。记住：好的特殊方法使用应该让代码更直观自然，而不是更复杂。现在就开始在你的类中实践这些魔法方法吧！