深入理解 python 虚拟机：花里胡哨的魔术方法
深入分析 hash 方法
在 Python 中，__hash__() 方法是一种特殊方法（也称为魔术方法或双下划线方法），用于返回对象的哈希值。哈希值是一个整数，用于在字典（dict）和集合（set）等数据结构中进行快速查找和比较。__hash__() 方法在创建自定义的可哈希对象时非常有用，例如自定义类的实例，以便可以将这些对象用作字典的键或集合的元素。
__hash__() 方法：
- 如果两个对象相等（根据
- 重写
__hash__()方法通常需要同时重写__eq__()方法，以确保对象的相等性和哈希值的一致性。 - 如果对象没有定义
__eq__方法，那么也不要定义__hash__方法，因为如果遇到哈希值相等的对象时候，如果无法对两个对象进行比较的话，那么也会导致容易当中有多个相同的对象。
__eq__() 方法的定义），它们的哈希值应该相等。即，如果 a == b 为真，则 hash(a) == hash(b) 也为真，这一点非常重要，因为我们在使用集合和字典的时候，就需要保证容器当中每种对象只能够有一个，如果不满足这个条还的话，那么就可能会导致同一种对象在容器当中会存在多个。
import random
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def __eq__(self, other):
return self.name == other.name and self.age == other.age
def __hash__(self):
return hash((self.name, self.age)) + random.randint(0, 1024)
def __repr__(self):
return f"[name={self.name}, age={self.age}]"
person1 = Person("Alice", 25)
person2 = Person("Alice", 25)
print(hash(person1))
print(hash(person2))
container = set()
container.add(person1)
container.add(person2)
print(container)
在上面代码当中我们重写了 __hash__ 函数，但是对象的哈希值每次调用的时候我们都加入一个随机数，因此即使 name 和 age 都相等，如果 hash 值不想等，那么可能会造成容器当中存在多个相同的对象，上面的代码就会造成相同的对象，上面的程序输出结果如下所示：
1930083569156318318
1930083569156318292
{[name=Alice, age=25], [name=Alice, age=25]}
如果重写上面的类对象：
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def __eq__(self, other):
return self.name == other.name and self.age == other.age
def __hash__(self):
return hash((self.name, self.age))
def __repr__(self):
return f"[name={self.name}, age={self.age}]"
那么容器器当中只会有一个对象。
__hash__方法的时候也会造成容器当中有多个相同的对象。
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
# def __eq__(self, other):
# return self.name == other.name and self.age == other.age
def __hash__(self):
return hash((self.name, self.age)) # + random.randint(0, 1024)
def __repr__(self):
return f"[name={self.name}, age={self.age}]"
这是因为如果哈希值相同的时候还需要在比较两个对象是否相等，如果相等那么就不需要将这个对象保存到容器当中，如果不相等那么将会将这个对象加入到容器当中。
bool 方法
object.__bool__() 方法是一种特殊方法，用于定义对象的布尔值。它在使用布尔运算符（如 if 语句和逻辑运算）时自动调用。__bool__() 方法应该返回一个布尔值，表示对象的真值。如果 __bool__() 方法未定义，Python 将尝试调用 __len__() 方法来确定对象的真值。如果 __len__() 方法返回零，则对象被视为假；否则，对象被视为真。
__bool__() 方法：
-
__bool__()方法应该返回一个布尔值（True或False）。 - 如果
__bool__()方法未定义，Python 将尝试调用__len__()方法来确定对象的真值。 - 当对象的长度为零时，即
__len__()方法返回零，对象被视为假；否则，对象被视为真。 - 如果既未定义
__bool__()方法，也未定义__len__()方法，则对象默认为真。
__bool__() 方法在对象被应用布尔运算时自动调用。例如，在 if 语句中，对象的真值由 __bool__() 方法确定。
__bool__() 方法：
class NonEmptyList:
def __init__(self, items):
self.items = items
def __bool__(self):
return len(self.items) > 0
my_list = NonEmptyList([1, 2, 3])
if my_list:
print("The list is not empty.")
else:
print("The list is empty.")
对象的属性访问
在Python中，我们可以通过一些特殊方法来定制属性访问的行为。本文将深入介绍这些特殊方法，包括__getitem__()、__setitem__()、__delitem__()和__getattr__()方法，以帮助更好地理解属性访问的机制和应用场景。
__getitem__()方法是用于索引操作的特殊方法。当我们通过索引访问对象的属性时，Python会自动调用该方法，并传入索引值作为参数。我们可以在该方法中实现对属性的获取操作，并返回相应的值。
class MyList:
def __init__(self):
self.data = []
def __getitem__(self, index):
return self.data[index]
my_list = MyList()
my_list.data = [1, 2, 3]
print(my_list[1]) # 输出: 2
在上面的例子中，我们定义了一个名为MyList的类，它具有一个属性data，该属性是一个列表。通过重写__getitem__()方法，我们使得可以通过索引来访问MyList对象的data属性。当我们使用my_list[1]的形式进行索引操作时，Python会自动调用__getitem__()方法，并将索引值1作为参数传递给该方法。
__setitem__()方法用于属性的设置操作，即通过索引为对象的属性赋值。当我们使用索引操作并赋值给对象的属性时，Python会自动调用__setitem__()方法，并传入索引值和赋值的值作为参数。
class MyList:
def __init__(self):
self.data = [0 for i in range(2)]
def __setitem__(self, index, value):
self.data[index] = value
my_list = MyList()
my_list[0] = 1
my_list[1] = 2
print(my_list.data) # 输出: [1, 2]
在上述示例中，我们重写了__setitem__()方法来实现对对象属性的设置操作。当我们执行my_list[0] = 1和my_list[1] = 2的赋值操作时，Python会自动调用__setitem__()方法，并将索引值和赋值的值传递给该方法。在__setitem__()方法中，我们将值赋给了对象的data属性的相应索引位置。
__delitem__()方法用于删除对象属性的特殊方法。当我们使用del语句删除对象属性时，Python会自动调用__delitem__()方法，并传入要删除的属性的索引值作为参数。
class MyDict:
def __init__(self):
self.data = dict()
def __delitem__(self, key):
print("In __delitem__")
del self.data[key]
obj = MyDict()
obj.data["key"] = "val"
del obj["key"] # 输出 In __delitem__
__getattr__()是一个特殊方法，用于在访问不存在的属性时自动调用。它接收一个参数，即属性名，然后返回相应的值或引发AttributeError异常。class MyClass: def __getattr__(self, name): if name == 'color': return 'blue' else: raise AttributeError(f"'MyClass' object has no attribute '{name}'") my_obj = MyClass() print(my_obj.color) # 输出: blue print(my_obj.size) # 引发 AttributeError: 'MyClass' object has no attribute 'size'在上面的示例中，当访问
my_obj.color时，由于color属性不存在，Python 会自动调用__getattr__()方法，并返回预定义的值'blue'。而当访问my_obj.size时，由于该属性也不存在，__getattr__()方法会引发AttributeError异常。__setattr__() 是一个特殊方法，用于在设置属性值时自动调用。它接收两个参数，即属性名和属性值。我们可以在该方法中对属性进行处理、验证或记录。
class MyClass: def __init__(self): self.color = 'red' # 输出：Setting attribute 'color' to 'red' def __setattr__(self, name, value): print(f"Setting attribute '{name}' to '{value}'") super().__setattr__(name, value) my_obj = MyClass() my_obj.color = 'blue' # 输出: Setting attribute 'color' to 'blue'当我们使用 . 的方式去访问对象属性的时候，首先会调用对象的
__getattribute__函数，如果属性不存在才会调用__getattr__。当__getattribute__方法无法找到指定的属性时，Python 会调用__getattr__方法。以下是在之前的示例类CustomClass上添加__getattr__方法的代码：class CustomClass: def __init__(self): self.attribute = "Hello, world!" def __getattribute__(self, name): print(f"Accessing attribute: {name}") return super().__getattribute__(name) def __getattr__(self, name): print(f"Attribute {name} not found") return None在这个示例中，我们在
CustomClass中添加了__getattr__方法。当__getattribute__方法无法找到指定的属性时，会自动调用__getattr__方法，并打印出属性名称 "attribute" 以及未找到属性的提示信息。obj = CustomClass() print(obj.attribute) print(obj.nonexistent_attribute)输出结果如下所示：
Accessing attribute: attribute Hello, world! Accessing attribute: nonexistent_attribute Attribute nonexistent_attribute not found None首先，我们访问存在的属性
attribute，此时__getattribute__方法被调用，并打印出属性名称 "attribute"，然后返回属性的实际值 "Hello, world!"。接着，我们尝试访问不存在的属性nonexistent_attribute，由于__getattribute__方法无法找到该属性，因此会调用__getattr__方法，并打印出属性名称 "nonexistent_attribute" 以及未找到属性的提示信息，然后返回None。上下文管理器
__enter__ 和
__exit__方法来创建自定义的上下文管理器。object.__enter__ 和
object.__exit__方法来创建一个文件操作的上下文管理器：class FileContextManager: def __init__(self, filename, mode): self.filename = filename self.mode = mode self.file = None def __enter__(self): self.file = open(self.filename, self.mode) return self.file def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback): self.file.close() with FileContextManager('example.txt', 'w') as file: file.write('Hello, world!')在上述示例中，
FileContextManager类实现了__enter__和__exit__方法。在__enter__方法中，我们打开文件并返回文件对象，这样在with语句块中就可以使用该文件对象。在__exit__方法中，我们关闭文件。__exit__ 方法都会被调用来确保文件被正确关闭。这样可以避免资源泄露和文件锁定等问题。使用上下文管理器可以简化代码，并提供一致的资源管理方式，特别适用于需要打开和关闭资源的情况，如文件操作、数据库连接等。
__exit__ 方法有三个参数：
exc_type、exc_value和traceback。下面是对这些参数的详细介绍：
-
exc_value（异常值）：这个参数表示引发的异常的实例。它包含了关于异常的详细信息，如错误消息。如果没有异常被引发，它的值也将为
None。 -
traceback（回溯信息）：这个参数是一个回溯对象，它包含了关于异常的堆栈跟踪信息。它提供了导致异常的代码路径和调用关系。如果没有异常被引发，它的值将为
None。
exc_type（异常类型）：这个参数表示引发的异常的类型。如果在上下文管理器的代码块中没有引发异常，它的值将为 None。如果有异常被引发，exc_type 将是引发异常的类型。
总结
本篇文章是深入理解 python 虚拟机系列文章之一，文章地址：https://github.com/Chang-LeHung/dive-into-cpython
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