Python: Курс продвинутого Программирования. Часть вторая

2.3 Специальные Методы (Magic Methods / Dunder Methods)

Специальные методы, имена которых начинаются и заканчиваются двумя символами подчеркивания (например, __init__, __str__), позволяют нашим классам взаимодействовать со встроенными функциями и операторами Python. Они называются «dunder» (double underscore) методами.

2.3.1 Строковое представление: __str__ и __repr__

__str__ (self): Определяет, что выводится при использовании print () или str () для объекта. Должно возвращать «пользовательское» строковое представление.

__repr__ (self): Определяет «официальное» строковое представление объекта, которое должно быть однозначным и, по возможности, воспроизводимым (т.е., eval (repr (obj)) == obj). Часто используется для отладки. Если __str__ не определен, print () будет использовать __repr__.

python

class Point:

def __init__ (self, x, y):

self. x = x

self. y = y

def __str__ (self): # Более читаемое представление для пользователя

return f»({self. x}, {self. y})»

def __repr__ (self): # Более техническое представление для разработчика

return f"Point (x= {self. x}, y= {self. y})»

p = Point (10, 20)

print (p) # Использует __str__. Вывод: (10, 20)

print (str (p)) # Использует __str__. Вывод: (10, 20)

print (repr (p)) # Использует __repr__. Вывод: Point (x=10, y=20)

# В интерактивной сессии (REPL) без print () обычно вызывается __repr__

#>>> p

# Point (x=10, y=20)

2.3.2 Перегрузка операторов

Специальные методы позволяют перегружать стандартные операторы Python для работы с вашими объектами.

__add__ (self, other): Для оператора +.

__sub__ (self, other): Для оператора -.

__mul__ (self, other): Для оператора *.

__len__ (self): Для функции len ().

__getitem__ (self, key): Для доступа по индексу [].

__eq__ (self, other): Для оператора ==.

python

class Vector:

def __init__ (self, x, y):

self. x = x

self. y = y

def __str__ (self):

return f»({self. x}, {self. y})»

def __add__ (self, other): # Перегрузка оператора сложения +

if not isinstance (other, Vector): # Проверка типа входных данных

return NotImplemented # Указываем, что операция не поддерживается для данного типа

new_x = self. x + other. x

new_y = self. y + other. y

return Vector (new_x, new_y) # Возвращаем новый объект Vector

def __len__ (self): # Перегрузка len ()

# Можно вернуть, например, количество элементов или что-то другое

# Здесь вернем как бы «размер» вектора, но это скорее пример

return 2 # У нас всегда 2 компоненты

v1 = Vector (2, 3)

v2 = Vector (5, 1)

v3 = v1 + v2 # Используем перегруженный оператор +

print (f»{v1} + {v2} = {v3}») # Вывод: (2, 3) + (5, 1) = (7, 4)

print (f"Length of v1: {len (v1)}») # Используем перегруженный len (). Вывод: Length of v1: 2

# Проверка типа с помощью `isinstance`

if isinstance (v1, Vector):

print («v1 is a Vector object.»)

2.4 Абстрактные базовые классы (ABC) и @abstractmethod (Более подробно)

Мы кратко касались этого в контексте абстракции, но важно понять, как это работает на практике. Абстрактные классы служат для определения общего интерфейса, который должны реализовать все подклассы.

abc. ABC: Делает класс абстрактным.

@abstractmethod: Декоратор, который указывает, что метод является абстрактным и должен быть реализован в подклассах.

python

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape (ABC): # Абстрактный класс

def __init__ (self, name):

self.name = name

@abstractmethod

def area (self):

«„„Возвращает площадь фигуры.““»

pass # Отсутствие реализации

@abstractmethod

def perimeter (self):

«„„Возвращает периметр фигуры.““»

pass # Отсутствие реализации

def describe (self): # Неабстрактный метод, который может быть унаследован

print (f"This is a shape named {self.name}.»)

class Square (Shape):

def __init__ (self, name, side):

super ().__init__ (name)

self.side = side

def area (self): # Реализация абстрактного метода

return self.side ** 2

def perimeter (self): # Реализация абстрактного метода

return 4 * self.side

class Rectangle (Shape):

def __init__ (self, name, width, height):

super ().__init__ (name)

self. width = width

self. height = height

def area (self): # Реализация абстрактного метода

return self. width * self. height

def perimeter (self): # Реализация абстрактного метода

return 2 * (self. width + self. height)

# Создаем объекты

my_square = Square («MySquare», 5)

my_rect = Rectangle («MyRectangle», 4, 6)

shapes = [my_square, my_rect]

for shape in shapes:

shape.describe () # Унаследованный метод

print (f» Area: {shape.area ()}»)

print (f» Perimeter: {shape.perimeter ()}»)

print (» -" * 10)

# Пример: Если подкласс не реализует все абстрактные методы

# class Triangle (Shape): # ОШИБКА, если не реализовать area () и perimeter ()

# def __init__ (self, name, base, height):

# super ().__init__ (name)

# self.base = base

# self. height = height

# def area (self): # Реализован только один метод

# return 0.5 * self.base * self. height

#

# try:

# t = Triangle («MyTriangle», 3, 4)

# except TypeError as e:

# print (e) # Can’t instantiate abstract class Triangle with abstract methods perimeter

2.5 Композиция и Агрегация (Composition vs. Aggregation)

Это два способа построения отношений «имеет» (has-a) между классами, отличающиеся от наследования («является» is-a).

Композиция: Одноклассник «состоит из» другого класса. Жизненный цикл зависимого объекта полностью контролируется родительским объектом. Если родительский объект уничтожается, зависимый объект тоже уничтожается.

python

class Engine:

def __init__ (self, horsepower):

self. horsepower = horsepower

print («Engine created.»)

def start (self):

print (f"Engine started with {self. horsepower} HP.»)

def __del__ (self): # Магический метод для финальной очистки, вызывается при удалении объекта

print («Engine destroyed.»)

class Car:

def __init__ (self, brand, model, horsepower):

self.brand = brand

self.model = model

# Car «имеет» Engine как свою часть (композиция)

self. engine = Engine (horsepower)

print (f"Car created: {self.brand} {self.model}»)

def start_car (self):

print (f"Starting the car…»)

self.engine.start ()

def __del__ (self):

print (f"Car {self.brand} {self.model} destroyed.»)

# self. engine будет уничтожен автоматически при уничтожении car

my_car = Car («Ford», «Focus», 150)

my_car.start_car ()

print (» -" * 10)

del my_car # Уничтожаем объект car

# Вывод:

# Engine created.

# Car created: Ford Focus

# Starting the car…

# Engine started with 150 HP.

# – — – — —

# Car Ford Focus destroyed.

# Engine destroyed. (Уничтожен Engine, потому что он был частью Car)

Агрегация: Класс содержит ссылку на объект другого класса, но эти объекты существуют независимо. Жизненный цикл зависимого объекта не связан с жизненным циклом родительского.

python

class Address:

def __init__ (self, street, city):

self.street = street

self.city = city

print (f"Address created: {self.street}, {self.city}»)

def __del__ (self):

print (f"Address destroyed: {self.street}, {self.city}»)

class Person:

def __init__ (self, name, address):

self.name = name

# Person «имеет» Address, но Address может существовать и отдельно (агрегация)

self.address = address

print (f"Person created: {self.name}»)

def __del__ (self):

print (f"Person destroyed: {self.name}»)

# Создаем Address отдельно

addr = Address («123 Main St», «Anytown»)

# Создаем Person, передавая Address

person = Person («Alice», addr)

print (» -" * 10)

print(f"{person.name} lives at {person.address.street}, {person.address.city}»)

# Вывод: Alice lives at 123 Main St, Anytown

# Уничтожаем person

del person

# Вывод:

# Address created: 123 Main St, Anytown

# Person created: Alice

# – — – — —

# Person destroyed: Alice

# Address destroyed: 123 Main St, Anytown (Address все еще существует, т.к. он не был частью person)

2.6 Статические методы (@staticmethod) и методы класса (@classmethod)

@staticmethod:

Не получает неявного первого аргумента (self или cls).

Является просто функцией, логически связанной с классом, но не работающей с состоянием ни класса, ни его экземпляров.

Может вызываться как через класс, так и через экземпляр.

python

class MathHelper:

@staticmethod

def add (a, b):

return a + b

print(MathHelper.add (5, 3)) # Вывод: 8

helper = MathHelper ()

print(helper.add (10, 2)) # Вывод: 12

@classmethod:

Получает неявный первый аргумент cls – ссылку на сам класс.

Чаще всего используется для создания альтернативных конструкторов или для работы с атрибутами класса.

python

class Employee:

raise_percent = 1.10 # Атрибут класса

def __init__ (self, name, salary):

self.name = name

self.salary = salary

@classmethod

def from_string (cls, emp_str): # Альтернативный конструктор

# emp_str = «John-50000»

name, salary_str = emp_str. split (» -»)

salary = int (salary_str)

return cls (name, salary) # cls – это сам класс Employee

@classmethod

def get_raise_amount (cls): # Метод, работающий с атрибутом класса

return cls. raise_percent

emp_data = «Jane-60000»

emp1 = Employee.from_string (emp_data) # Создаем объект через метод класса

print(f"{emp1.name}’s salary: {emp1.salary}») # Вывод: Jane’s salary: 60000

print (f"Raise amount: {Employee.get_raise_amount ()}») # Вывод: Raise amount: 1.1

Резюме главы:

Сегодня мы углубили наше понимание ООП, рассмотрев:

Полиморфизм: Способность объектов разных классов реагировать на один и тот же вызов метода по-разному, включая «утиную типизацию» и переопределение методов.

Абстракцию: Использование абстрактных классов (abc, @abstractmethod) для определения интерфейсов и контрактов.

Специальные Методы: Магические методы (__str__, __repr__, __add__, __len__ и др.) для настройки поведения объектов и перегрузки операторов.

Композицию и Агрегацию: Способы построения отношений «имеет» между классами.

Статические Методы (@staticmethod) и Методы Класса (@classmethod): Различия и сферы применения.

Эти концепции позволяют создавать более гибкий, расширяемый и мощный код.

Глава 3: Продвинутые Приемы работы с Данными – Генераторы и Декораторы

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.