什么叫魔法函数(magic method)
类中诸如__getitem__以双下划线开始的一些特殊方法方法称为双下方法(dunder method)，Python解释器遇到这些特殊方法时，会激活一些基本的对象操作，例如：obj[key]背后的方法是__getitem__，实际编程使用的是：my_collection[key]，解释器实际调用的是my_collection.__getitem__(key)。类中有很多这些特殊方法，它们也有一个特殊的昵称：魔法函数(magic method).
这些特殊方法名，能让我们定义的对象实现和支持很多语言框架，并与之交互，如：迭代、集合类、属性访问、运算符重载、函数和方法的调用、对象的创建和销毁、字符串表示形式和格式化、管理上下文(即with块)。可能这些语言框架我们不会都熟悉，在后面的内容中遇到了，我再详细介绍。
一摞Python风格的纸牌
我们通过“一摞Python风格的纸牌”引入两个魔法函数:__getitem__、__len__，了解特殊方法的强大。
**实例描述：**这是一摞有序的纸牌，类名设置为FrenchDeck，一摞牌中有52张卡片(Card)，每一个卡片又是一个类，一个Card类设置两个属性：rank：卡片对应的数字，如：A、1、2、…、J、Q、K;suit：卡片对应的花色，如：spades(黑桃)、diamonds(方块)、clubs(梅花)、hearts(红桃)。
涉及技术：
collections.namedtuple 创建一个简单的Card类 (namedtuple：用以构建只有少数属性但是没有方法的对象，比如数据库条目)
random.choice 从一个序列中随机选择一个元素
内建函数sorted() 对纸牌根据要求进行排序
创建类：
import collections
# 通过random.choice 从一个序列中随机选出一个元素
from random import choice
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit']) # 创建一个类，有两个属性rank、suit
class FrenchDeck:
# 定义基本属性
ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA') # 一副牌中的数字
suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split() # 一副牌中的颜色
# 定义私有属性, 双下划线，私有属性在类外部无法直接使用，私有方法也是双下划线开头， 如： __fun(self)
__cards = []
def __init__(self):
self.__cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks] # 通过构造函数初始化属性
def __len__(self):
"""
可以使用len(FrenchDeck()) 调用
"""
return len(self.__cards)
def __getitem__(self, position):
"""
可以使用FrenchDeck()[index] index为索引的方式获取相关数据，也就是说从一桌牌中抽取一张牌
"""
return self.__cards[position]
魔法函数使用
1.通过len方法查看一摞牌有多少张
# 实例化该类
deck = FrenchDeck()
# 查看一桌牌牌数
print(len(deck))
2.通过deck[index]获取这一桌牌中第一张牌、最后一张牌
print(deck[0], deck[-1])
print(choice(deck))
3.随机抽取一张纸牌
print(choice(deck))
4.由于__getitem__把[]操作交给了self.__cards列表操作，所以deck类也自然而然地支持切片(slicing)
# 一摞牌最上面3张 只看牌面是A的牌
print(deck[:3])
print(deck[12::13]) # 先抽出索引是12的那张牌，然后每隔13张牌取一张
5.卡牌迭代，仅仅实现__getitem__就可以使这一摞牌变成可以迭代的了。迭代通常是隐式的(一个集合类型没有实现__contains__方法)，也就是说in运算符就会按顺序对整个集合做一次迭代搜索
for card in deck:
print(card)
6.反向迭代，列表的逆序
for card in reversed(deck):
print(card)
7.判断一个Object是否在这个集合中
print(Card('Q', 'hearts') in deck) # 创建一个Card('Q', 'hearts')类
print(Card("7", "beasts") in deck)
8.对纸牌进行排序，排序规则：点数从小到大，相同点数看花色，黑桃、红桃、方块、梅花依次减小，假设梅花2的大小是0， 黑体A是51
suit_values = dict(spades=3, hearts=2, diamonds=1, clubs=0)
def spades_high(card):
"""
按照规则给扑克牌排序的函数
"""
rank_value = FrenchDeck.ranks.index(card.rank) # 获取当前纸牌rank的索引
return rank_value * len(suit_values) + suit_values[card.suit]
for card in sorted(deck, key=spades_high):
print(card)
在当前设计中FrenchDeck是不能洗牌的，因为这摞牌是不可变的(immutable)，除非我们破坏这个类的封装性，改变__cards进行操作后面会介绍如何使用__setitem__方法实现洗牌功能。
如何使用特殊方法
特殊方法的存在是为了Python解释器调用的，我们并不需要调用它们，如：my_object.__len__()，虽然这样写程序不会报错，我们最好还是使用len(my_object)的方式。如果my_object是自己创建的类，在执行len(my_object)时，解释器会自己调用你实现的__len__方法。
如果使用的是内置的类型，比如列表、字符串等，那么CPython读取对应内存中长度可变的内置对象的C语言结构体。
很多特殊方法的调用是隐式的，比如for i in x:这个语句，背后其实用的是iter(x)，而这个函数的背后则是x.__iter__()方法，前提是这个方法你实现了。
通过内置函数(如：len、iter、str等)来使用特殊方法是最好的选择。其速度更快。当然也不要随意添加特殊方法，如：__foo__之类的，虽然这个特殊方法现在还没有被Python内部使用，但是以后就不一定了。
模拟数值类型
利用特殊方法，可以让自定义对象通过加号"+"(或者其他运算符号)进行运算。这节我们借用一个二维向量(vector)类来展示特殊方法的使用。
这里的向量就是欧几里得集合中常用的概念，在数学和物理中经常使用，如下图，其中Vector(2,4) + Vector(2,1)=Vector(4,5)，说明：虽然Python内置的complex类可以用来表示二维向量，但是我们这个自定义的类可以扩展到n维向量。
在书写vector类之前，我们需要做出以下思考：
1.两个向量相加后还是一个向量，即有如下效果
v1 = Vector(2,4)
v2 = Vector(2,1)
v1 + v2 # Vector(4, 5)
2.内置函数abs，如果输入时整数或者浮点数，它返回的时输入值的绝对值，如果输入的是复数(complex number)，返回这个复数的模，在设计这个vector类时需要将api与其保持一致性，书写vector类时需要对abs函数做相关处理，即在碰到abs函数时，也应该返回该向量的模，即有如下效果
v = Vector(3, 4)
print(abs(v)) # 5.0
3.利用*运算符来实现向量的标量乘法(向量与数的乘法，得到的结果向量与原向量保持一致，模变大)，即有如下效果
v * 3 # Vector(9,12)
abs(v*3) # 15.0
涉及知识：
math.hypot math.hypot(x, y) 返回欧几里德范数 sqrt(x*x + y*y)
我们暂时先考虑这么多，先实现一个简单的向量，其中使用了:__repr__、__abs__、__add__、__mul__。
from math import hypot
class Vector:
# Vector构造函数
def __init__(self, x=0, y=0):
self.x = x
self.y = y
# 1 以字符串形式打印向量，否则打印：类型、地址等信息
def __repr__(self):
return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)
# return 'Vector({}, {})'.format(self.x, self.y)
# 实现向量abs取模
def __abs__(self):
return hypot(self.x, self.y)
# 实现向量相加
def __add__(self, other):
x = self.x + other.x
y = self.y + other.y
return Vector(x, y)
# 实现向量乘以一个标量
def __mul__(self, scalar):
return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
**说明：**在使用向量与标量相乘的时候，标量只能在向量后。也就是说忽略了乘法的交换律，在后面会进一步介绍使用__rmul__来解决这个问题。
字符串表示形式
Python有一个内置函数repr，它能吧一个对象用字符串的形式表达出来以便辨认，这就是”字符串表示形式“。repr就是通过__repr__这个特殊方法来得到一个对象的字符串形式，如果没有实现__repr__，那么打印对象时，得到的字符串可能有如下形式：，字符串返回也可以使用str.format()进行字符修改。
在__repr__实现中，通过%r或{}占位，就暗示Vector(1, 2) 与 Vector('1’, '2’)是不一样的，这保证了数据类型的稳定，因为向量的构造函数只接受数值，不接受字符串。
__repr__与__str__具有相同的功能，但是运行中还是有区别的，后者是在str()函数被使用时，或是在用print函数打印一个对象的时候才被调用，它返回的字符串对终端用户更友好。但只想实现两个特殊方法中的一个，__repre__是更好的选择，因为如果一个对象没有__str__函数，而Python又需要调用它的时候，解释器会用__repr__作为替代。
算数运算符
通过__add__、__mul__在上例中实现了+ 和* 这两个运算符。这两个方法的返回值都是新创建的向量对象，被操作的两个向量原封未动，代码只读取了其对应的数值，这就是中缀运算符的基本原则。
自定义的布尔值
尽管Python里有bool类型，但实际上任何对象都可以用于需要布尔值的上下文中(如：if 、while、and、or、not运算符)。为了判断一个值x为真还是假，Python会调用bool(x)，这个函数只能返回True或False。
默认情况下，我们自己定义的类的实例总被认为是真的，除非这个类对__bool__或者__len__函数有自己的实现。bool(x)的背后是调用x.__bool__()的结果，如果不存在__bool__方法，那么bool(x)会尝试调用x.__len__()。若返回0，则bool会返回False，否则返回True。
对__bool__的实现很简单，如果一个向量的模是0，那么就返回一个False，其他情况返回True。因为__bool__函数的返回类型应该是布尔型，所以我们通过bool(abs(self))把模值变成布尔值。(return bool(self.x or self.y)会更快。