python中__str__与__repr__

(1)背景

python中，对于类（自定义类）的实例对象的默认显示既没有太大用处，也不美观。比如：

 class adder:
     def __init__(self,value=0):
         self.data=value  #初始化数据
     def __add__(self,other):
         self.data+=other
6>>> x=adder()
>>>print(x)
　　　<__main__.adder. object at 0x.....>
>>>x
　　　 <__main__.adder object at 0x......>

而通过__str__或者__repr__，可以定制化（costomise）显示，比如，下面代码中，在子类中定义了一个返回实例字符的__repr__方法。注意，在python3中所有对象都继承了object的__str__，也就是实例对象的默认显示。

 >>>class addrepr(adder):
     def __repr__(self):
         return 'addrepr(%s)'% self.data
 >>>x=addrepr(2)                               #运行__init__
 >>>x+1                                             #运行__add__
 >>>x                                                  #运行__repr__
 addrepr(3)
 >>>print(x)                                          #运行__repr__
 addrepr(3)
 >>>str(x),repr(x)                                   #均运行__repr__
 ('addrepr(3)','addrepr(3)')

当类实例化对象被打印或者转化为字符时，如果定义了__repr__（或者__str__)，那么该__repr__(或者__str__）将被自动调用，这里__repr__用了最基本的字符格式来将self.data转化为友好的字符显示。

（2）为什么要用两种显示方法

虽然__str__与__rer__的作用都是为了获得更友好的字符显示，但对于代码的设计有一些细微的区别。

（a)对于print和str内建函数，程序会首先尝试__str__函数，如果没有__str__函数，则尝试__repr__函数，如果没有__repr__函数，则选用默认显示；

(b)在其他情况下，比如交互式回应（interactive echoes)，repr函数，和嵌套中，__repr__被调用，一般地，它应该为开发者返回较为详细的显示。

下面通过代码说明两种方法的不同：

 >>>class addstr(adder):
         def __str__(self):
             return '[value:%s]'% self.data
 >>>x=addstr(3)
 >>>x                                                     #默认显示
 <__main__.addstr object at 0x....>
 >>>print(x)                                              #调用__str__
 [value:4]
 >>>str(x),repr(x)
 ('[value:4]','<__main__.addstr object at 0x...>

(c)如果同时定义了两种方法，那么可以在不同情况下，支持不同的显示。如下面代码：

 >>>class addboth(adder):
     def __str__(self):
         return '[value:%s]'%self.data
     def __repr__(self):
         return 'addboth(%s)'% self.dat
 >>>x=addboth(4)
 >>>x+1
 >>>x                          #调用__repr__
 addboth(5)
 >>>print(x)                 #调用__str__
 [value:5]
 >>>str(x),repr(x)         #分别调用__str_,__repr__
 ('[value:5]','addboth(5)')

总结下来以上几点就是：只有在print()，str()时，才会调用__str__（）（如果没有__str__则调用__repr__)，其他情况均调用__repr__，如交互式情况下单独显示，repr()等。

(3)使用的三点注意

（a)首先是__str__和__repr__必须均返回字符，返回其他类型，将会报错，所以必要的话必须确保它们进行字符转换（比如str,%s)。

（b)根据容器(container)的字符转换，仅有当对象出现在print的顶层时，才会调用__str__；嵌套在大的对象里的对象显示，将仍调用__repr__，下面代码说明了这一点：

 >>>class Printer:
     def __init__(self,value）：
         self.value=value
     def __str__(self):
         return str(self.value)
 >>>objs=[Printer(2),Printer(3)]
 >>>for x in objs:print(x)
 
 2
 3
 >>>print(objs)
 [<__main__.Printer object at 0x....>]
 >>>objs
 [<__main__.Printer object at 0x....>，<__main__.Printer object at 0x....>]

为确保不论有无容器，在所有情况下显示设定的显示模式，用__repr__,不用__str__，用如下代码进行说明：

 >>> class Printer:
     def __init__(self,value):
         self.val=value
     def __repr__(self):                   #如果没有__str__，调用__repr__
         return '%s'% self.val
 
 >>> objs=[Printer(2),Printer(3)]
 >>> for x in objs:print(x)
 
 2
 3
 >>> print(objs)                                 #调用__repr__
 [2, 3]
 >>> objs
 [2, 3]

(c)第三，也是最为微妙的，显示方法在极少情况下有时又也有可能触发无限迭代循环（infinite recursion loops)，因为一些对象的显示包括了其他对象的的显示，而一个显示触发了正在被显示的对象的显示，因而进入无限循环中。如下代码：

"""
this scripts is intended to illustrate the infinite recursion loops
caused by __repr__ overloading methods. displaying the value of a method,line10 in this script, can trigger the __repr__
of the class method, then the __repr__ method is called again, and the infinite recursion loops happen.
"""
class Base:
    def __init__(self):
        self.data=1
    def print0(self):
        pass
    def print1(self):
        a=str(getattr(self,'print0'))  #Caution! getattr(object,attrname),attrname shall be string.
        return a
class Normal(Base):
    def __str__(self):
        return '%s'% self.print1()
class Recursion(Base):
    def __repr__(self):
        return '%s'% self.print1()
if __name__=='__main__':
    a=Normal()
    b=Recursion()
    print(a)
    try:
        print(b)
    except RecursionError:
        print('A recusion error happens')

运行结果为：

<bound method Base.print0 of <__main__.Normal object at 0x02E68450>>
A recusion error happens