Python魔法函數學習之__missing__

這篇文章為大家帶來了關於python的相關知識，其中主要介紹了「__missing__()」函數的相關問題，下面我們就一起來看一下這個魔法函數，希望對大家有幫助。

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1、有點價值的__missing__()

從普通的字典中取值時，可能會出現key 不存在的情況：

dd = {'name':'PythonCat'}
dd.get('age')        # 结果：None
dd.get('age', 18)    # 结果：18
dd['age']            # 报错 KeyError
dd.__getitem__('age')  # 等同于 dd['age']

#對於get() 方法，它是有傳回值的，而且可以傳入第二個參數，作為key 不存在時的回傳內容，因此也可以接受。但是，另外兩種寫法都會報錯。

為了解決後兩種寫法的問題，就可以用到 __missing__() 魔術方法。

現在，假設我們有一個這樣的訴求：從字典中取某個key 對應的value，如果有值則回傳值，如果沒有值則插入key，並且給它一個預設值（例如一個空列表）。

如果用原生的dict，並不太好實現，但是，Python 提供了一個非常好用的擴展類別collections.defaultdict：

如圖所示，當取不存在的key 時，沒有再報KeyError，而是預設存入字典中。

為什麼 defaultdict 可以做到這一點呢？

原因是defaultdict 在繼承了內建類型dict 之後，也定義了一個__missing__() 方法，當__getitem__取不存在的值時，它就會呼叫入參中傳入的工廠函數（上例是呼叫list()，建立空列表）。

作為最典型的範例，defaultdict 在文件註解中寫到：

#簡而言之，__missing__()的主要作用就是由__getitem__在缺少key 時調用，從而避免出現KeyError。

另一個典型的使用範例是collections.Counter，它也是dict 的子類，在取未被統計的key 時，回傳計數0：

2、神出鬼沒的__missing__()

由上可知，__missing__()在__getitem__()取不到值時會被調用，但是，我不經意間也發現了一個細節：__getitem__()在取不到值時，並不一定會呼叫__missing__()。

這是因為它並非內建類型的必要屬性，並沒有在字典基底類別中被預先定義。

如果你直接從 dict 類型中取該屬性值，會報屬性不存在：AttributeError: type object 'object' has no attribute '__missing__'。

使用dir() 查看，發現確實不存在該屬性：

#如果從dict 的父類別即object 中查看，也會發現相同的結果。

這是怎麼回事？為什麼在 dict 和 object 中都沒有__missing__屬性呢？

然而，查閱最新的官方文檔，object 中分明包含這個屬性：

#出處：https://docs.python.org/3/ reference/datamodel.html?highlight=__missing__#object.__missing__

#也就是說，理論上object 類別中會預先定義__missing__，其文檔證明了這一點，然而實際上它並沒有被定義！文檔與現實出現了偏差！

如此一來，當dict 的子類別（例如defaultdict 和Counter）在定義__missing__ 時，這個魔術方法事實上只屬於該子類，也就是說，它是一個誕生於子類別中的魔術方法！

據此，我有一個不成熟的猜想：__getitem__()會判斷當前物件是否是dict 的子類，且是否擁有__missing__()，然後才會去呼叫它（如果父類別中也有該方法，則不會先作判斷，而是直接就呼叫了）。

我在交流群組裡說出了這個猜想，有同學很快在 CPython 原始碼中找到驗證：

而這就有意思了，在內建類型的子類別上才存在的魔術方法，縱觀整個 Python 世界，恐怕再難找出第二例。

我突然有一個聯想：這神出鬼沒的__missing__()，就像是一個擅長玩「大變活人」的魔術師，先讓觀眾在外面透過玻璃看到他（即官方文件），然而揭開門時，他並不在裡面（即內置類型），再變換一下道具，他又完好無損就出現了（即dict 的子類）。

3、被施魔法的__missing__()

__missing__() 的神奇之處，除了它本身會變成「魔術」之外，它還需要一股強大的「魔法」才能驅動。

在上篇文章中，我發現原生的魔術方法間相互獨立，它們在C 語言介面可能有相同的核心邏輯，但是在Python 語言介面，卻不存在呼叫關係：

魔術方法的這種「老死不相往來」的表現，違背了一般的程式碼重複使用原則，也是導致內建類型的子類別會出現某些奇怪表現的原因。

官方 Python 寧肯提供新的 UserString、UserList、UserDict 子類，也不願意復用魔術方法，唯一合理的解釋似乎是令魔術方法相互呼叫的代價太大。

但是，對於特例__missing__()，Python 卻不得不妥協，不得不付出這種代價！

__missing__() 是魔術方法的“二等公民”，它沒有獨立的調用入口，只能被動地由__getitem__() 調用，即__missing__() 依賴於__getitem__()。

不同於那些“一等公民”，例如__init__()、__enter__()、__len__()、__eq__() 等等，它們要么是在物件生命週期或執行過程的某個節點被觸發，要麼由某個內建函數或操作符觸發，這些都是相對獨立的事件，無所依賴。

__missing__() 依賴__getitem__()，才能實作方法呼叫；而 __getitem__() 也要依賴 __missing__()，才能實現完整功能。

為了實現這一點，__getitem__()在解釋器程式碼中開了個後門，從 C 語言介面折回 Python 介面，去呼叫那個名為「__missing__」的特定方法。

而這就是真正的「魔法」了，目前為止，__missing__()似乎是唯一一個享受了此等待遇的魔術方法！

4、小結

Python 的字典提供了兩種取值的內建方法，即__getitem__() 和get()，當取值不存在時，它們的處理策略是不一樣的：前者會報錯誤KeyError，而後者會回傳None。

為什麼 Python 要提供兩個不同的方法呢？或者應該問，為什麼 Python 要令這兩個方法做出不一樣的處理呢？

這可能有一個很複雜（也可能很簡單）的解釋，本文暫不深了。

不過有一點是可以確定的：即原生 dict 類型簡單粗暴地拋KeyError的做法有所不足。

為了讓字典類型有更強大的表現（或者說讓__getitem__()作出get() 那樣的表現），Python 讓字典的子類別可以定義__missing__()，供__getitem__()查找調用。

本文梳理了__missing__()的實現原理，從而揭示出它並非是一個毫不起眼的存在，恰恰相反，它是唯一一個打破了魔術方法間壁壘，支持被其它魔術方法調用的特例！

Python 為了維持魔術方法的獨立性，不惜煞費苦心地引入了 UserString、UserList、UserDict 這些派生類，但是對於 __missing__()，它卻選擇了妥協。

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以上是Python魔法函數學習之__missing__的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！