本文转载自微信公众号「dongfanger」，何设作者dongfanger。计面转载本文请联系dongfanger公众号。向对象
Python是类上一门高级语言，支持面向对象设计，何设如何设计一个符合Python风格的计面面向对象的类，是向对象一个比较复杂的问题，本文提供一个参考，类上表达一种思路，何设探究一层原理。计面
目标
期望实现的向对象类具有以下基本行为：
__repr__ 为repr()提供支持，返回便于开发者理解的类上对象字符串表示形式。 __str__ 为str()提供支持，何设返回便于用户理解的计面对象字符串表示形式。 __bytes__ 为bytes()提供支持，向对象返回对象的二进制表示形式。 __format__ 为format()和str.format()提供支持，使用特殊的格式代码显示对象的字符串表示形式。 Vector2d是一个向量类，期望它能支持以下操作：
>>> v1 = Vector2d(3, 4) >>> print(v1.x, v1.y) # 通过属性直接访问 3.0 4.0 >>> x, y = v1 # 支持拆包 >>> x, y (3.0, 4.0) >>> v1 # 支持repr Vector2d(3.0, 4.0) >>> v1_clone = eval(repr(v1)) # 验证repr描述准确 >>> v1 == v1_clone # 支持==运算符 True >>> print(v1) # 支持str (3.0, 4.0) >>> octets = bytes(v1) # 支持bytes >>> octets bd\\x00\\x00\\x00\\x00\\x00\\x00\\x08@\\x00\\x00\\x00\\x00\\x00\\x00\\x10@ >>> abs(v1) # 实现__abs__ 5.0 >>> bool(v1), bool(Vector2d(0, 0)) # 实现__bool__ (True, False) 基本实现
代码与解析如下：
from array import array import math class Vector2d: # Vector2d实例和二进制之间转换时使用 typecode = d def __init__(self, x, y): # 转换为浮点数 self.x = float(x) self.y = float(y) def __iter__(self): # 生成器表达式，把Vector2d实例变成可迭代对象，这样才能拆包 return (i for i in (self.x, self.y)) def __repr__(self): class_name = type(self).__name__ # { !r}是服务器租用个万能的格式符 # *self是拆包，*表示所有元素 return { }({ !r}, { !r}).format(class_name, *self) def __str__(self): # Vector2d实例是可迭代对象，可以得到一个元组，并str return str(tuple(self)) def __bytes__(self): # 转换为二进制 return (bytes([ord(self.typecode)]) + bytes(array(self.typecode, self))) def __eq__(self, other): # 比较相等 return tuple(self) == tuple(other) def __abs__(self): # 向量的模是直角三角形的斜边长 return math.hypot(self.x, self.y) def __bool__(self): # 0.0是False，非零值是True return bool(abs(self)) @classmethod def frombytes(cls, octets): # classmethod不传self传cls typecode = chr(octets[0]) memv = memoryview(octets[1:]).cast(typecode) return cls(*memv) # 拆包后得到构造方法所需的一对参数 代码最后用到了@classmethod装饰器，它容易跟@staticmethod混淆。
@classmethod的用法是：定义操作类，而不是操作实例的方法。常用来定义备选构造方法。
@staticmethod其实就是个普通函数，只不过刚好放在了类的定义体里。实际定义在类中或模块中都可以。
格式化显示
代码与解析如下：
def angle(self): return math.atan2(self.y, self.x) def __format__(self, fmt_spec=): if fmt_spec.endswith(p): # 以p结尾，使用极坐标 fmt_spec = fmt_spec[:-1] coords = (abs(self), self.angle()) # 计算极坐标(magnitude, angle) outer_fmt = <{ }, { }> # 尖括号 else: coords = self # 不以p结尾，构建直角坐标(x, y) outer_fmt = ({ }, { }) # 圆括号 components = (format(c, fmt_spec) for c in coords) # 使用内置format函数格式化字符串 return outer_fmt.format(*components) # 拆包后代入外层格式 它实现了以下效果：
直角坐标：
>>> format(v1) (3.0, 4.0) >>> format(v1, .2f) (3.00, 4.00) >>> format(v1, .3e) (3.000e+00, 4.000e+00) 极坐标：
>>> format(Vector2d(1, 1), p) # doctest:+ELLIPSIS <1.414213..., 0.785398...> >>> format(Vector2d(1, 1), .3ep) <1.414e+00, 7.854e-01> >>> format(Vector2d(1, 1), 0.5fp) <1.41421, 0.78540> 可散列的
实现__hash__特殊方法能让Vector2d变成可散列的，不过在这之前需要先让属性不可变，源码库代码如下：
def __init__(self, x, y): # 双下划线前缀，变成私有的 self.__x = float(x) self.__y = float(y) @property # 标记为特性 def x(self): return self.__x @property def y(self): return self.__y 这样x和y就只读不可写了。
属性名字的双下划线前缀叫做名称改写(name mangling)，相当于_Vector2d__x和_Vector2d__y，能避免被子类覆盖。
然后使用位运算符异或混合x和y的散列值：
def __hash__(self): return hash(self.x) ^ hash(self.y) 节省内存
Python默认会把实例属性存储在__dict__字典里，字典的底层是散列表，数据量大了以后会消耗大量内存(以空间换时间)。通过__slots__类属性，能把实例属性存储到元组里，大大节省内存空间。
示例：
class Vector2d: __slots__ = (__x, __y) typecode = d 有几点需要注意：
必须把所有属性都定义到__slots__元组中。
子类也必须定义__slots__。
实例如果要支持弱引用，需要把__weakref也加入__slots__。
覆盖类属性
实例覆盖
Python有个很独特的特性：类属性可用于为实例属性提供默认值。实例代码中的typecode就能直接被self.typecode拿到。但是，如果为不存在的实例属性赋值，会新建实例属性，类属性不会受到影响，self.typecode拿到的是实例属性的云南idc服务商typecode。
示例：
>>> v1 = Vector2d(1, 2) >>> v1.typecode = f >>> v1.typecode f >>> Vector2d.typecode d 子类覆盖
类属性是公开的，所以可以直接通过Vector2d.typecode = f进行修改。但是更符合Python风格的做法是定义子类：
class ShortVector2d(Vector2d): typecode = f Django基于类的视图大量使用了这个技术。
小结
本文先介绍了如何实现特殊方法来设计一个Python风格的类，然后分别实现了格式化显示与可散列对象，使用__slots__能为类节省内存，最后讨论了类属性覆盖技术，子类覆盖是Django基于类的视图大量用到的技术。
参考资料：
《流畅的Python》第9章 符合Python风格的对象
https://www.jianshu.com/p/7fc0a177fd1f