Python学习第六十三天—类和对象12-索引、切片、迭代协议

索引、切法和迭代协议
第61课时最后我们学习了__index__()魔法方法，当时大家以为当对象发生索引操作的时候，就会触发该方法。但是通过学习后，我们发现真相是：当对象作为索引值和参数的时候，才会去调用这个__index__()魔法方法，相当搞笑，本来以为自己是个主角，结果到头来却发现自己是小丑。
当对象被索引的时候，Python究竟会怎么做？
事实上，Python会去调用__getitem__(self,index)的魔法方法，这个魔法方法很厉害，它既能响应单个下标索引操作，又能支持代表范围切片索引的方式。
Python 3.12.1 (tags/v3.12.1:2305ca5, Dec  7 2023, 22:03:25) [MSC v.1937 64 bit (AMD64)] on win32
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>>>class C:
    def __getitem__(self,index):
        print(index)

        
>>>c = C()
>>>c[2]                 （当小c被索引的时候，这里索引值传入一个2，它就打印了2）
2
>>>c[2:8]                （传入的是一个切片的操作，相关内容请复习第13课）
slice(2, 8, None)         （打印的是一个叫slice的函数，它是BIF函数，切片操作就相当于它的一个语法糖）
>>>s = "I love little sister."
>>>s[2:6]               
'love'
>>>s[slice(2,6)]              （使用slice()函数调用形式，得到的结果与直接切片的结果一样）
'love'
>>>s[7:]
'little sister.'
>>>s[slice(7,None)]            （要加入一个None，充当结尾下标数，只有开头的7不行）
'little sister.'
>>>s[::4]
'Ivies.'
>>>s[slice(None,None,4)]         （要用None表示开头和结尾的下标数）
'Ivies.'
那么相反的，为索引或切片赋值操作的时候，就会被__setitem__()魔法方法所拦截。
>>>class D:
    def __init__(self,data):
        self.data = data            （将这个data数据存放到对象的属性里面去）
    def __getitem__(self,index):
        return self.data[index]         （通过去调用这个data属性的index来获取这个数据，要把它返回）
    def __setitem__(self,index,value):
        self.data[index] = value

        
>>>d = D([1,2,3,4,5])
>>>d.data
[1, 2, 3, 4, 5]
>>>d.__dict__
{'data': [1, 2, 3, 4, 5]}
>>>d[1]
2
>>>d[1] = 1           （修改）
>>>d[1]               （改过来了）
1
>>>d.data
[1, 1, 3, 4, 5]
>>>d[2:4] = [2,3]             （如果是切片的方式也没问题）
>>>d.data
[1, 1, 2, 3, 5]
>>>d[:]
[1, 1, 2, 3, 5]
>>>d.__dict__
{'data': [1, 1, 2, 3, 5]}
提示（提醒，强调）一下：这里的__getitem__()不仅仅是拦截了索引和切片的操作，其实与获取相关的操作也会被拦截，比如说在for循环语句中，每一次循环，Python都要从可迭代对象中去拿点什么东西出来，那么这样的操作也会触发__getitem__()魔法方法。
>>>class D:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
    def __getitem__(self,index):
        return self.data[index] * 2    （*2，做一点小手脚，当拿到的数据乘以2，我们就知道是__getitem__()起作用了。）

   
>>>d = D([1,2,3,4,5])    （给到的数据）
>>>for i in d:
    print(i,end=" ")

   
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拿到的数据与上面给到的数据不同，被乘以了2，说明for语句会去访问__getitem__()这个魔法方法。
闻道有先后，术业有专攻。
对于索引和切片，我们用getitem和setitem这两种方法无庸置疑，不过呢，像for语句去访问getitem这种操作，Python是退而求其次的一种作法而已，不得已的做法。因为Python有提供更好的拦截方案：就是针对可迭代对象的魔法方法__iter__(self)和__next__(self)，它们对应的BIF函数就是iter()函数和next()函数，以前提到这两个函数是在讲可迭代对象和迭代器（参看第29课时），事实上，根据Python的迭代协议来说，如果一个对象定义了__iter__()魔法方法，那么它就是一个可迭代对象。如果一个可迭代对象定义了__next__()魔法方法，那么它就是一个迭代器，比如说列表是一个可迭代对象，不是迭代器，因为它没有__next__()魔法方法。
>>>x = [1,2,3,4,5]
>>>dir(x)
['__add__', '__class__', '__class_getitem__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']
里面就是没有__next__，所以给它调用next()函数的时候，它就会报错。
>>>next(x)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#32>", line 1, in <module>
    next(x)
TypeError: 'list' object is not an iterator
报错原因：Python会报错，说列表不是一个迭代器。但是可迭代对象是定义了__iter__()魔法方法的，只有调用了这个方法，就可以得到相应的迭代器对象，所以当我们去使用迭代工具，比如说，for循环语句，对应于一个可迭代对象进行操作的时候，像这个样子：
>>>for i in x:
    print(i,end=" ")

   
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For语句作了第一步操作呢，必然是先将对象传入内置函数iter()中（参考第29课），并由此拿到一个相应的迭代器，因为只有拿到这个迭代器，才能拥有所需要的__next__()魔法方法。
然后第二步就是利用这个__next__()魔法方法进行真正的迭代操作，下面我们模拟一下for循环语句的执行流程：
>>>_ = iter(x)            （这里我们调用iter，获取x列表的迭代器对象，放到临时变量“_”里面去，就起一个下划线的临时变量名字）
>>>while True:
    try:
        i = _.__next__()
    except StopIteration:         （当迭代器去到尽头时，就会抛出一个StopIteration异常）
        break
    print(i,end=" ")             （模拟for循环语句）

   
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得到一样的结果，使用for循环语句就相当于开启了自动挡，而我们现在这么做（上面的代码）是手动挡模式。
那么现在我们知道了原理，我们可以自己创造一个迭代器对象：
>>>class Double:
    def __init__(self,start,stop):      （希望Double能够将start到stop之间所有的整数给它去乘以2，然后返回出来）
        self.value = start - 1
        self.stop = stop
    def __iter__(self):               （希望Double是一个迭代器，首先得定义__iter__()魔法方法，拥有__iter__()方法，它就是一个可迭代对象了）
        return self                  （返回一个迭代器，因为它自己就是一个迭代器，直接返回它自己就行了）
    def __next__(self):                （迭代器除了拥有__iter__()方法，还必须定义一个__next__()的魔法方法，因为__next__()才是实现迭代真正操作的）
        if self.value == self.stop:
            raise StopIteration
        self.value += 1
        return self.value * 2

   
>>>d = Double(1,5)
>>>for i in d:
    print(i,end=" ")

   
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