Python 中如何动态地给实例添加 magic method

在Python里，给一个已经存在的实例动态添加魔术方法（比如 __str__, __add__）是可行的，但有个关键点：Python解释器在查找特殊方法时，通常直接在对象的类上查找，而不是在实例的属性字典里。所以直接给 instance.__str__ = lambda self: "something" 是没用的。

正确的方法是使用猴子补丁（monkey-patching），直接修改实例所属的类。但更干净、更推荐的做法是动态创建一个新的类来包装这个实例。

下面是一个清晰、完整的例子，演示如何给一个已有实例动态添加 __str__ 和 __add__ 方法：

def add_methods_to_instance(instance, **methods):
    """
    动态给一个实例添加魔术方法。
    :param instance: 目标实例
    :param methods: 关键字参数，键为魔术方法名（如 '__str__'），值为对应的函数。
                    注意：函数签名的第一个参数必须是 'self'。
    :return: 返回一个被新类包装后的新实例。原实例作为新实例的 '_wrapped' 属性。
    """
    # 1. 获取原实例的类
    original_class = instance.__class__
    # 2. 为新类生成一个唯一的名称
    new_class_name = f"Patched{original_class.__name__}"
    # 3. 准备新类的字典，继承自原类
    class_dict = original_class.__dict__.copy()
    # 4. 将用户传入的方法更新到类字典中
    class_dict.update(methods)
    # 5. 使用 type() 动态创建新类
    PatchedClass = type(new_class_name, (original_class,), class_dict)
    # 6. 创建新类的实例，并用原实例的属性初始化它
    #    这里我们手动将原实例的 __dict__ 复制过去
    new_instance = object.__new__(PatchedClass)
    new_instance.__dict__.update(instance.__dict__)
    # 7. 可选：将原实例挂载到新实例上，方便访问
    new_instance._wrapped = instance
    return new_instance

# --- 示例用法 ---
class SimpleNumber:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

# 创建一个原始对象
num = SimpleNumber(42)
print(f"原始对象: {num}")  # 输出类似: <__main__.SimpleNumber object at 0x...>

# 定义我们想添加的魔术方法
def my_str(self):
    return f"DynamicStr: {self.value}"

def my_add(self, other):
    # 注意：这里假设 other 也是 SimpleNumber 实例
    return SimpleNumber(self.value + other.value)

# 动态添加方法
patched_num = add_methods_to_instance(num, __str__=my_str, __add__=my_add)

# 现在可以使用新添加的魔术方法了
print(f"打补丁后: {patched_num}")  # 输出: DynamicStr: 42

# 测试 __add__
num2 = SimpleNumber(10)
# 注意：num2 没有被打补丁，所以 patched_num + num2 会调用 patched_num 的 __add__，
# 但返回的 SimpleNumber 实例没有我们的 __str__。
result = patched_num + num2
print(f"加法结果: {result}")  # 输出: <__main__.SimpleNumber object at 0x...>
print(f"结果的值: {result.value}")  # 输出: 52

# 如果我们希望 result 也有同样的魔术方法，可以给它也打补丁
result_patched = add_methods_to_instance(result, __str__=my_str)
print(f"结果打补丁后: {result_patched}")  # 输出: DynamicStr: 52

核心原理总结： 这个函数通过 type() 动态创建了一个继承自原类的新类，并把你要添加的魔术方法塞进这个新类的字典里。然后它创建一个新类的实例，并把原实例的所有属性复制过去。这样，Python在查找魔术方法时，就会在新类上找到你定义的方法了。

简单建议： 优先考虑修改类定义或在子类中实现，动态修补实例应作为最后的手段。