Python 的魔法方法（也称为特殊方法）允许我们自定义对象的行为。这些方法通常以双下划线包围，如 __init__ 和 __str__ 。了解和使用这些魔法方法可以使我们的自定义类在 Python 中表现得像内置类型一样。以下是一些常用的魔法方法及其用途：

1. 对象创建与初始化

• __new__ : 用于创建对象。它在 __init__ 之前调用，负责返回新的实例。

• __init__ : 用于初始化新创建的对象。它在 __new__ 之后调用，负责为对象分配属性。

2. 属性访问与管理

• __getattr__: 当访问对象中不存在的属性时被调用。

• __getattribute__: 不论属性是否存在，都会被调用。

• __setattr__: 用于设置属性的值。

• __delattr__: 用于删除属性。

• __call__: 允许对象像函数一样被调用。

3. 字符串表示

• __str__: 控制 str(object) 调用时的字符串表示，通常用于生成易读的字符串。

• __repr__: 控制 repr(object) 调用时的字符串表示，通常用于生成有助于调试的字符串。

4. 数值运算

• __add__, __sub__, __mul__, __truediv__, __floordiv__: 分别处理加法、减法、乘法、真除法和整数除法（地板除法）。

• __radd__, __rsub__, __rmul__, __rtruediv__, __rfloordiv__: 反射版本，处理操作数顺序颠倒的情况。

• __iadd__, __isub__, __imul__, __itruediv__, __ifloordiv__: 处理复合赋值运算符（如 +=、-= 等）。

5. 位运算

• __invert__: 处理取反运算符 ~。

• __and__, __or__, __xor__: 分别处理按位与、按位或和按位异或运算符。

6. 矩阵运算

• __matmul__: 处理矩阵乘法运算符 @。

7. 类与继承

• __init_subclass__: 在类被子类化时调用，允许在子类创建时执行额外的初始化操作。

通过理解和使用这些魔法方法，我们可以灵活地控制自定义对象的行为，使它们能够适应各种编程需求。接下来我们详细示例一下。

一：数值运算符

默认情况下，自定义对象不支持 +、-、* 等数值运算符。可以通过定义某些魔法方法来实现这一功能：

• __add__ 定义了对象与值相加时的行为 (object + value)

• __sub__ 定义了对象与值相减时的行为 (object - value)

• __mul__ 定义了对象与值相乘时的行为 (object * value)

• __truediv__ 定义了对象与值做真除法时的行为 (object / value)

• __floordiv__ 定义了对象与值做整数除法时（地板除法）的行为 (object // value)

class Dog:  def __add__(self,x):    return f'+ {x} called'
  def __sub__(self,x):    return f'- {x} called'
  def __mul__(self,x):    return f'* {x} called'    def __truediv__(self,x):    return f'/ {x} called'
  def __floordiv__(self,x):    return f'// {x} called'
dog = Dog()print(dog + 2)print(dog - 2)print(dog * 2)print(dog /2)print(dog //2)

比如一个实际的例子：在处理文件路径的 Python 库 pathlib 中，我们可以使用 / 与 Path 对象一起将路径拼接在一起，尽管 / 通常是一个真除法运算符。

import pathlibp=pathlib.Path('/a/b')print(p)print(p/ 'c')print(p / 'apple')

二：反射数值运算符

对于大多数数值运算符，都有一个对应的反射版本。

• __add__ 处理 object + value

• __radd__（反射的 __add__）处理 value + object

• __sub__ 处理 object - value

• __rsub__（反射的 __sub__）处理 value - object

class Dog:  def __add__(self,x):    return f'self + {x}'    def __radd__(self,x):    return f'{x} + self'    def __sub__(self,x):    return f'self - {x}'    def __rsub__(self,x):    return f'{x} - self'
dog = Dog()
print( dog + 1 )print( 1 + dog )print( dog - 1 )print( 1 - dog )

三：复合赋值运算符

上面的示例是处理 object + 5 和 5 + object ，那么 object += 5 又该如何处理呢？

对于复合赋值运算符，我们也有相应的魔法方法。

• __iadd__ 处理 object += value

• __isub__ 处理 object -= value

• __imul__ 处理 object *= value

• __itruediv__ 处理 object /= value

• __ifloordiv__ 处理 object //= value

class Dog:  def __iadd__(self,x):    return f'self += {x}'      def __isub__(self,x):    return f'self -= {x}'
dog = Dog()dog += 1print(dog)print(type(dog))
dog = Dog()dog -= 1print(dog)print(type(dog))

四：__init__ VS __new__

__init__ 和 __new__ 都是用于初始化类对象的重要魔法方法，但它们并不相同。

• __new__ 用于创建对象。

• __init__ 在对象被 __new__ 创建后，为对象分配属性。

下面是一个同时重写 __new__ 和 __init__ 的简单示例：

class Dog:  def __new__(cls,*args,**kwargs):    print(f'running __new__ {args} {kwargs}')    return super().__new__(cls)    def __init__(self,name,age):    print('running __init__')    self.name = name    self.age = age
dog = Dog('rocky',3)

__new__ 和 __init__ 的一些显著区别

• __new__ 在 __init__ 之前运行。

• __new__ 返回实例，而 __init__ 必须返回 None。

• __new__ 创建并返回实例，而 __init__ 负责为新创建的实例分配属性（如 name、age 等）。

• __new__ 是一个类方法，而 __init__ 是一个实例方法。

什么时候使用每个方法：

• 当我们希望控制对象的创建时，使用 __new__。一个重要的用例是创建单例模式（Singleton），在这种模式下，一个类只能有一个实例。

• 我们使用 __init__ 来初始化对象，并为其分配属性。相比 __new__，我们更常使用 __init__。

五：__getattr__ VS __getattribute__ VS __delattr__

这两个方法都与通过 object.attribute 访问对象的属性有关，但它们之间有一个细微的区别。

• __getattr__ 只有在对象中不存在该属性时才会被调用。

class Dog:  def __init__(self,name,age):    self.name = name    self.age = age    def __getattr__(self,name):    return f'{name} not found!'
dog = Dog('rocky',3)print(dog.name)print(dog.age)print(dog.gender)print(dog.breed)