对象协议与特殊方法

Marshio2026/10/23About 5 min

对象协议与特殊方法

Python 的很多语法最终会连接到对象协议：len(x)、x[key]、for x in items 和 obj() 都各有对应行为。特殊方法让自定义类参与这些语法；无需一开始就把所有方法都重写。

object 与继承体系

有，Python 3 的顶层基类叫 object，小写 o。除 object 自身外，普通类都直接或间接继承它；不写父类时默认继承 object。

class User:
    pass

class ExplicitUser(object):
    pass

class Admin(User):
    pass

assert User.__bases__ == (object,)
assert issubclass(User, object)
assert issubclass(Admin, object)
assert isinstance(User(), object)
assert isinstance(123, object)
assert isinstance("abc", object)

class User: 与 class User(object): 表达相同的默认基类关系；上面用两个类名只是方便对照，它们仍是两个不同的类。Python 的 int、bool、str 等也是对象，没有 Java 基本类型值与引用类型的同一种划分。

Java 中的概念	Python 中的对应理解
顶层基类 Object	顶层基类 object
toString()	类似用途的 str；调试表示还有 repr
equals()	eq 参与 == 比较
hashCode()	hash 参与 hash(obj)
getClass()	type(obj)

不要把 object 与 type 混成同一职责：object 是实例继承关系的顶层基类，type 通常是创建类的默认元类。普通的 type(obj) 查询类型，不等于调用 obj 的某个 getClass 方法。

object 提供的方法和钩子

以项目的 CPython 3.12 为准，object 直接提供下列 22 个方法/钩子。它们多数通过语法或内置函数参与调用，不需要日常逐个手写。

分类	方法	用途/触发方式
创建	new	创建并返回实例；通常继承默认实现
初始化	init	初始化已经创建的实例，不是创建对象本身
显示	str	str(obj)、print(obj)，偏向用户展示
调试表示	repr	repr(obj)，偏向调试；容器显示元素常使用它
相等	eq、ne	参与 ==、!=
大小	lt、le、gt、ge	参与 <、<=、>、>= 的比较协议
哈希	hash	hash(obj)，用于字典键/set 等
读取属性	getattribute	参与 obj.name 这类正常属性读取
设置属性	setattr	参与 obj.name = value
删除属性	delattr	参与 del obj.name
查看属性名	dir	dir(obj)
格式化	format	format(obj, spec)、f-string 格式化
自身大小	sizeof	报告自身大小，供 sys.getsizeof 等使用，不递归统计所有关联对象
子类创建	init_subclass	创建子类时的定制钩子
子类判断	subclasshook	可参与 issubclass 判断，常见于抽象基类；需按继承/元类机制使用
序列化	getstate、reduce、reduce_ex	支持 pickle 对象状态与重建协议；默认 getstate 自 3.11 加入

可以查看 object 本类直接定义的名字：

object_names = set(object.__dict__)
assert "__new__" in object_names
assert "__getstate__" in object_names
assert "__class__" in object_names  # 是属性，不是本表的方法
assert "__doc__" in object_names    # 文档属性，也不是方法

重写 str 与 repr 的完整例子：

class NamedUser:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return f"用户：{self.name}"

    def __repr__(self):
        return f"NamedUser(name={self.name!r})"

u = NamedUser("张三")
assert str(u) == "用户：张三"
assert repr(u) == "NamedUser(name='张三')"
assert str([u]) == "[NamedUser(name='张三')]"

三个边界要记住：

object 提供大小比较钩子，不代表默认支持按大小排序。object() < object() 会抛 TypeError，具体类需定义有意义的顺序。
普通类只定义 eq、不显式提供 hash 时，通常会变得不可哈希。按值比较的类若需要作键，应保证相等对象哈希相同，且键存活期间相关哈希/相等语义稳定。
class、doc 是属性；len、iter、getitem、call、getattr、del 等不是 object 默认提供的这些方法。继承 object 不等于自动能求长度、迭代或像函数一样调用。

可调用对象与协议

可调用对象是可以写 obj(...) 的对象，函数是其中一种，定义了 call 的普通类实例也可以。call 不在 object 的默认方法表里，需要具体类型提供。

class Greeter:
    def __call__(self, name):
        return f"你好，{name}"

greeter = Greeter()
assert callable(greeter)
assert greeter("张三") == "你好，张三"
assert not callable(object())

Flask 类型实现了 WSGI 调用入口，所以它的 app 实例能被服务器按 app(environ, start_response) 调用。服务器和 app 是 Python 函数/对象的调用关系，不因此产生一个额外的 Flask 进程，详见 Flask 文档的 WSGI 学习笔记。

依据：Python 3.12 数据模型、pickle 对象协议。方法清单已在本机 CPython 3.12.11 对照 object.dict 核对。

对象协议与特殊方法

对象协议与特殊方法

object 与继承体系

object 提供的方法和钩子

可调用对象与协议

描述符与属性查找

比较与哈希

slots 的适用边界