Python風格的關鍵完全體現在Python的數據模型上，而數據模型所描述的API，爲使用最地道的語言特性來構建開發者自己的對象提供了工具。當Python解析器遇到特殊句法時，會使用特殊方法去激活一些基本的對象操作。特殊方法以雙下劃線開頭，以雙下劃線結尾（如：__getitem__）。如：obj[key]的背後就是__getitem__方法。魔術方法是特殊方法的暱稱，特殊方法也叫雙下方法。
一. 一摞Python風格的紙牌
使用__getitem__和__len__創建一摞有序的紙牌（使用collections.namedtuple構建了一個簡單的類來表示一張紙牌，自python2.6開始，namedtuple就加入到python裏，用以構建只有少數屬性但沒有方法的類）：
import collections
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])
class FrenchDeck:
ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
# ♠, ♡, ♣, ♢,
suits = ['\u2660', '\u2661', '\u2663', '\u2662']
def __init__(self):
self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks]
def __len__(self):
return len(self._cards)
def __getitem__(self, item):
return self._cards[item]
# 撲克牌排序：2最小，A最大，花色由大到小：♠, ♡, ♢，♣
suit_values = {'\u2660': 3, '\u2661': 2, '\u2662': 1, '\u2663': 0}
def sort_rule(card):
rank_value = FrenchDeck.ranks.index(card.rank)
return rank_value * len(suit_values) + suit_values[card.suit]
演示1 我們自定義的FrenchDeck類可以像任何python標準集合類型一樣，可以使用len()函數；查看一疊牌有多少張：
演示2 d[0]或d[-1]由__getitem__方法提供：
演示3 random.choice方法用於從一個序列中隨機選出一個元素；隨機取出一張紙牌：
想必，現在你已經體會到通過python特殊方法來利用Python數據模型的2個好處：
- 作爲類的用戶，無需去記住標準操作的各種名詞，如獲取長度是.size，還是.length，還是別的什麼？
- 可以更加方便地利用python的標準庫，如random.choice函數。
演示4 因爲__getitem__方法把[]操作交給了self.cards列表，所有我們的FrenchDeck實例自動支持切片：
演示5 僅僅實現了__getitem__方法，這一摞牌即可迭代：
反向迭代也OK：
演示6 迭代通常是隱式的，比如一個集合類型沒有實現__contains__方法，那麼in運算符就會按順序做一次迭代搜索。因此，in運算符可以用在我們的FrenchDeck實例上，因爲它是可迭代的：
演示7 使用python標準庫中的sorted函數：
總結：雖然FrenchDeck隱式地繼承了object類，但功能卻不是繼承而來的。通過實現__len__和__getitem__這兩個特殊方法，FrenchDeck類就跟一個Python自有的序列數據類型一樣，可以體現出Python的核心語言特性（例如迭代和切片）。同時這個類還可用於標準庫中諸如random.choice、reversed和sorted這些函數。
演示8 按照目前的設計，FrenchDeck還不支持洗牌，因爲它是不可變的：
錯誤消息相當明確：對象不支持元素賦值。原因是，shuffle函數要調換集合中元素的位置，而FrenchDeck只實現了不可變的序列協議。可變的序列還必須提供__setitem__方法。
演示9 爲FrenchDeck打猴子補丁，把它變成可變的，讓random.shuffle函數能處理：
備註：Python是動態語言，因此我們可以在運行時添加__setitem__方法，甚至是在交互式控制檯中添加。演示9中把set_card函數賦值給特殊方法__setitem__，從而把它依附到FrenchDeck類上。這種技術叫猴子補丁 ：在運行時修改類或模塊，而不改動源碼。猴子補丁很強大，但猴子補丁的代碼與要打補丁的程序耦合十分緊密。
定義set_card函數時使用的參數爲deck，position，card；而在類中創建__setitem__方法默認使用的參數是self，key和value。此處這樣定義，只是爲了說明每個Python方法說到底都是普通函數，把第一個參數命名爲self只是一種約定。在控制檯會話中使用那幾個參數沒問題，不過在Python源碼文件中最好按照文檔那樣使用self、key和value。
二. 如何使用特殊方法
首先明確一點，特殊方法的存在是爲了被Python解析器調用的。即沒有obj.__len__()這種寫法，而是len(obj)。在執行len(obj)時，如果obj是一個自定義類的對象，那麼python會自己去調用我們實現的__len__方法。
然而如果是python內置類型，比如列表、字符串。字節序列等，那麼CPython會抄個近路，__len__實際上會返回PyVarObject裏的ob_size屬性；直接讀取這個值比調用一個方法要快得多。很多時候，特殊方法的調用是隱式的，比如for i in x:這個語句其實是調用iter(x)，而這個函數的背後是x.__iter__()方法。
通過內置函數（如：len、iter、str等等）來使用特殊方法是最好的選擇。這些內置函數不僅會調用這些方法，通常還提供額外的好處，而且對於內置類型來說，它們的速度更快。
2.1 模擬數值類型
一個簡單的二維向量類
from math import hypot
class Vector:
"""自定義二維向量"""
def __init__(self, x=0, y=0):
self.x = x
self.y = y
def __repr__(self):
return f'Vector({self.x},{self.y})'
def __abs__(self):
return hypot(self.x, self.y)
def __bool__(self):
return bool(abs(self))
def __add__(self, other):
x = self.x + other.x
y = self.y + other.y
return Vector(x, y)
def __mul__(self, scaler):
return Vector(self.x * scaler, self.y * scaler)
演示1 自定義二維向量的使用
備註：python內置的repr函數能把一個對象用字符串的形式表達出來以便辨認，這就是字符串表示形式。repr是通過調用__repr__這個特殊方法來得到一個對象的字符串表示形式的。交互式控制檯和調試程序用repr函數來獲取字符串表示形式。__repr__和__str__的區別在於，後者是在str()函數被調用或是在用print函數打印一個對象的時候才調用的，並且它返回的字符串對終端用戶更友好。如果你只想實現這2個特殊方法中的一個，__repr__是更好的選擇，因爲如果一個對象沒有__str__函數，而python又需要調用它的時候，解析器會調用__repr__作爲替代。
通過__add__和__mul__爲向量類帶來了+和*兩個運算符。此外還可以使用__radd__和__rmul__實現交換律。
默認情況下，我們自己定義的類的實例總被認爲是真的，除非這個類對__bool__或者__len__函數有自己的實現。bool(x)的背後是調用x.__bool__()的結果；如果不存在__bool__方法，那麼bool(x)會調用x.__len__()。若返回0，則bool會返回False；否則返回True。
2.2 特殊方法一覽
| 類別 | 方法名 |
| 字符串/字節序列表示形式 | __repr__、__str__、__format__、__bytes__ |
| 數值轉換 | __abs__、__bool__、__complex__、__int__、__float__、__hash__、__index__ |
| 集合模擬 | __len__、__getitem__、__setitem__、__delitem__、__contains__ |
| 迭代枚舉 | __iter__、__reversed__、__next__ |
| 可調用模式 | __call__ |
| 上下文管理 | __enter__、__exit__ |
| 實例的創建和銷燬 | __nex__、__init__、__del__ |
| 屬性管理 | __getattr__、__getattribute__、__setattr__、__delattr__、__dir__ |
| 屬性描述符 | __get__、__set__、__delete__ |
| 跟類相關的服務 | __prepare__、___instancecheck__、__subclasscheck__ |
| 類別 | 方法名和對應的運算符 |
| 一元運算符 | __neg__ -、__pos__ +、__abs__ abs() |
| 比較運算符 | __lt__ <、__le__ <=、__eq__ ==、__ne__ !=、__gt__ >、__ge__ >= |
| 算數運算符 | __add__ +、__sub__ -、__mul__ *、__truediv__ /、__floordiv__ //、__mod__ %、__divmod__ divmode()、__pow__ **/pow()、__round__ round() |
| 反向算數運算符 | __radd__、__rsub__、__rmul__、__rtruediv__、__rfloordiv__、__rmod__、__rdivmod__、 |
| 增量賦值算術運算符 | __iadd__、__isub__、__imul__、__itruediv__、__ifloordiv、__imod__、__ipow__、、、 |
| 位運算符 | __invert__ ~、__lshift__ <<、__rshift__ >>、__and__ &、__or__ |、__xor__ ^ |
| 反向位運算符 | __rlshift__、__rrshift__、__rand__、__ror__、__rxor__ |
| 增量賦值位運算符 | __ilshift__、__irshift__、__iand__、__ior__、__ixor__ |