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第六章 Python类(面向对象编程)

Python 蜷缩的蜗牛 8个月前 (02-08) 79次浏览 已收录

什么是面向对象编程?

面向对象编程(Object Oriented Programming,OOP,面向对象程序设计)是一种计算机编程架构。Python 就是这种编程语言。

面向对象程序设计中的概念主要包括:对象、类、继承、动态绑定、封装、多态性、消息传递、方法。

1)对象:类的实体,比如一个人。

2)类:一个共享相同结构和行为的对象的集合。通俗的讲就是分类,比如人是一类,动物是一类。

3)继承:类之间的关系,比如猫狗是一类,他们都有四条腿,狗继承了这个四条腿,拥有了这个属性。

4)动态绑定:在不修改源码情况下,动态绑定方法来给实例增加功能。

5)封装:把相同功能的类方法、属性封装到类中,比如人两条腿走路,狗有四条腿走路,两个不能封装到一个类中。

6)多态性:一个功能可以表示不同类的对象,任何对象可以有不同的方式操作。比如一个狗会走路、会跑。

7)消息传递:一个对象调用了另一个对象的方法。

8)方法:类里面的函数,也称为成员函数。

对象=属性+方法。

属性:变量。

方法:函数。

实例化:创建一个类的具体实例对象。比如一条泰迪。

什么是类?

类是对对象的抽象,对象是类的实体,是一种数据类型。它不存在内存中,不能被直接操作,只有被实例化对象时,才会变的可操作。

类是对现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象描述。

6.1 类和类方法语法

# 类
class ClassName():
   pass
    # 类中的方法
    def funcName(self):
      pass

self 代表类本身。类中的所有的函数的第一个参数必须是 self。

6.2 类定义与调用

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
    x = 100
    def func(self, name):
        return "Hello %s!" % name
    def func2(self):
        return self.x
mc = MyClass()  # 类实例化,绑定到变量 mc
print mc.x   # 类属性引用
print mc.func("xiaoming")  # 调用类方法
print mc.func2()
 
# python test.py
100
Hello xiaoming!
100

上面示例中,x 变量称为类属性,类属性又分为类属性和实例属性:

1)类属性属于类本身,通过类名访问,一般作为全局变量。比如 mc.x

2)如果类方法想调用类属性,需要使用 self 关键字调用。比如 self.x

3)实例属性是实例化后对象的方法和属性,通过实例访问,一般作为局部变量。下面会讲到。

4)当实例化后可以动态类属性,下面会讲到。

类方法调用:

1)类方法之间调用:self.<方法名>(参数),参数不需要加 self

2)外部调用:<实例名>.<方法名>

6.3 类的说明

给类添加注释,提高可阅读性,可以通过下面方式查看。

方法 1:
>>> class MyClass:
...   """
...   这是一个测试类.
...   """
...   pass
...
>>> print MyClass.__doc__
  这是一个测试类.
>>>
方法 2:
>>> help(MyClass)
Help on class MyClass in module __main__:
class MyClass
 |  这是一个测试类.

6.4 类内置方法

内置方法

描述

__init__(self, …) 初始化对象,在创建新对象时调用
__del__(self) 释放对象,在对象被删除之前调用
__new__(cls, *args, **kwd) 实例的生成操作,在 __init__(self)之前调用
__str__(self) 在使用 print 语句时被调用,返回一个字符串
__getitem__(self, key) 获取序列的索引 key 对应的值,等价于 seq[key]
__len__(self) 在调用内建函数 len()时被调用
__cmp__(str, dst) 比较两个对象 src 和 dst
__getattr__(s, name) 获取属性的值
__setattr__(s, name, value) 设置属性的值
__delattr__(s, name) 删除属性
__gt__(self, other) 判断 self 对象是否大于 other 对象
__lt__(self, other) 判断 self 对象是否小于 other 对象
__ge__(self, other) 判断 self 对象是否大于或等于 other 对象
__le__(self, other) 判断 self 对象是否小于或等于 other 对象
__eq__(self, other) 判断 self 对象是否等于 other 对象
__call__(self, *args) 把实例对象作为函数调用

6.5 初始化实例属性

很多类一般都有初始状态的,常常定义对象的共同特性,也可以用来定义一些你希望的初始值。

Python 类中定义了一个构造函数 __init__,对类中的实例定义一个初始化对象,常用于初始化类变量。当类被实例化,第二步自动调用的函数,第一步是 __new__ 函数。

__init__ 构造函数也可以让类传参,类似于函数的参数。

__init__ 构造函数使用:

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
  def __init__(self):
    self.name = "xiaoming"
  def func(self):
    return self.name
mc = MyClass()
print mc.func()
    
# python test.py
xiaoming

__init__ 函数定义到类的开头.self.name 变量是一个实例属性,只能在类方法中使用,引用时也要这样 self.name。

   类传参:

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
  def __init__(self, name):
     self.name = name
  def func(self, age):
     return "name: %s,age: %s" %(self.name, age)
mc = MyClass('xiaoming')  # 第一个参数是默认定义好的传入到了 __init__ 函数
print mc.func('22') 
    
# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22


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6.6 类私有化(私有属性)

6.6.1 单下划线

实现模块级别的私有化,以单下划线开头的变量和函数只能类或子类才能访问。当 from modulename import * 时将不会引入以单下划线卡头的变量和函数。

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
   _age = 21
   def __init__(self, name=None):
      self._name = name
   def func(self, age):
      return "Name: %s, Age: %s" %(self._name, age)
mc = MyClass('xiaoming')
print mc.func('22')
print mc._name
print mc._age
    
# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22
xiaoming
21

_age 和 self._name 变量其实就是做了个声明,说明这是个内部变量,外部不要去引用它。

6.6.2 双下划线

以双下划线开头的变量,表示私有变量,受保护的,只能类本身能访问,连子类也不能访问。避免子类与父类同名属性冲突。

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
   __age = 21
   def __init__(self, name=None):
      self.__name = name
   def func(self, age):
      return "Name: %s, Age: %s" %(self.__name, age)
mc = MyClass('xiaoming')
print mc.func('22')
print mc.__name
print mc.__age
    
# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22
Traceback (most recent call last):
 File "test.py", line 12, in <module>
print mc.__name
AttributeError: MyClass instance has no attribute '__name'

可见,在单下划线基础上又加了一个下划线,同样方式类属性引用,出现报错。说明双下划线变量只能本身能用。

如果想访问私有变量,可以这样:

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class MyClass():
   __age = 21
   def __init__(self, name=None):
      self.__name = name
   def func(self, age):
      return "Name: %s, Age: %s" %(self.__name, age)
mc = MyClass('xiaoming')
print mc.func('22')
print mc._MyClass__name
print mc._MyClass__age
    
# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22
xiaoming
21

self.__name 变量编译成了 self._MyClass__name,以达到不能被外部访问的目的,并没有真正意义上的私有。

6.6.3 特殊属性(首尾双下划线)

一般保存对象的元数据,比如 __doc__、__module__、__name__:

>>> class MyClass:    
    """
    这是一个测试类说明的类。
    """
    pass
# dic()返回对象内变量、方法
>>> dir(MyClass)
['__doc__', '__module__']
>>> MyClass.__doc__
'\n\t\xd5\xe2\xca\xc7\xd2\xbb\xb8\xf6\xb2\xe2\xca\xd4\xc0\xe0\xcb\xb5\xc3\xf7\xb5\xc4\xc0\xe0\xa1\xa3\n\t'
>>> MyClass.__module__
'__main__'
>>> MyClass.__name__
'MyClass'

这里用到了一个新内置函数 dir(),不带参数时,返回当前范围内的变量、方法的列表。带参数时,返回参数的属性、方法的列表。

Python 自己调用的,而不是用户来调用。像 __init__ ,你可以重写。

6.7 类的继承

子类继承父类,子类将继承父类的所有方法和属性,提高代码重用。

1)简单继承

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
   def __init__(self, name=None):
      self.name = name
   def func(self, age):
      return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
class Child(Parent):
   pass
mc = Child('xiaoming')
print mc.func('22')
print mc.name
    
# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22
xiaoming

2)子类实例初始化

如果子类重写了构造函数,那么父类的构造函数将不会执行:

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
   def __init__(self):
       self.name_a = "xiaoming"
   def funcA(self):
       return "function A: %s" % self.name_a
class Child(Parent):
   def __init__(self):
       self.name_b = "zhangsan"
   def funcB(self):
       return "function B: %s" % self.name_b
mc = Child()
print mc.name_b
print mc.funcB()
print mc.funcA()
    
# python test.py
zhangsan
function B: zhangsan
Traceback (most recent call last):
 File "test2.py", line 17, in <module>
 print mc.funcA()
 File "test2.py", line 7, in funcA
 return "function A: %s" % self.name_a
AttributeError: Child instance has no attribute 'name_a'

抛出错误,提示调用 funcA()函数时,没有找到 name_a 属性,也就说明了父类的构造函数并没有执行。

如果想解决这个问题,可通过下面两种方法:

方法 1:调用父类构造函数

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
   def __init__(self):
      self.name_a = "xiaoming"
   def funcA(self):
      return "function A: %s" % self.name_a
class Child(Parent):
   def __init__(self):
      Parent.__init__(self)
      self.name_b = "zhangsan"
   def funcB(self):
      return "function B: %s" % self.name_b
mc = Child()
print mc.name_b
print mc.funcB()
print mc.funcA()
    
# python test.py
zhangsan
function B: zhangsan
function A: xiaoming

方法 2:使用 supper()函数继承

#!/usr/bin/python    
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent(object):
   def __init__(self):
      self.name_a = "xiaoming"
   def funcA(self):
      return "function A: %s" % self.name_a
class Child(Parent):
   def __init__(self):
      super(Child, self).__init__()
      self.name_b = "zhangsan"
   def funcB(self):
      return "function B: %s" % self.name_b
mc = Child()
print mc.name_b
print mc.funcB()
print mc.funcA()
    
# python test.py
zhangsan
function B: zhangsan
function A: xiaoming

6.8 多重继承

每个类可以拥有多个父类,如果调用的属性或方法在子类中没有,就会从父类中查找。多重继承中,是依次按顺序执行。

类简单的继承:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class A:
    def __init__(self):
        self.var1 = "var1"
        self.var2 = "var2"
    def a(self):
        print "a..."
class B:
    def b(self):
        print "b..."
class C(A,B):
    pass
c = C()
c.a()
c.b()
print c.var1
print c.var2

# python test.py
a...
b...
var1
var2

类 C 继承了 A 和 B 的属性和方法,就可以像使用父类一样使用它。

子类扩展方法,直接在子类中定义即可:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class A:
    def __init__(self):
        self.var1 = "var1"
        self.var2 = "var2"
    def a(self):
        print "a..."
class B:
    def b(self):
        print "b..."
class C(A,B):
    def test(self):
        print "test..."
c = C()
c.a()
c.b()
c.test()
print c.var1
print c.var2

# python test.py
a...
b...
test...
var1
var2

在这说明下经典类和新式类。

经典类:默认没有父类,也就是没继承类。

新式类:有继承的类,如果没有,可以继承 object。在 Python3 中已经默认继承 object 类。

经典类在多重继承时,采用从左到右深度优先原则匹配,而新式类是采用 C3 算法(不同于广度优先)进行匹配。两者主要区别在于遍历父类算法不同,具体些请在网上查资料。

6.9 方法重载

直接定义和父类同名的方法,子类就修改了父类的动作。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
    def __init__(self, name='xiaoming'):
        self.name = name
    def func(self, age):
        return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
class Child(Parent):
    def func(self, age=22):
        return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
mc = Child()
print mc.func()

# python test.py
Name: xiaoming, Age: 22

6.10 修改父类方法

在方法重载中调用父类的方法,实现添加功能。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
    def __init__(self, name='xiaoming'):
        self.name = name
    def func(self, age):
        return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
class Child(Parent):
    def func(self, age):
        print "------"
        print Parent.func(self, age)   # 调用父类方法
        print "------"
mc = Child()
mc.func('22')
# python test.py
------
Name: xiaoming, Age: 22
------

还有一种方式通过 super 函数调用父类方法:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent():
    def __init__(self, name='xiaoming'):
        self.name = name
    def func(self, age):
        return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
class Child(Parent):
    def func(self, age):
        print "------"
        print super(Child, self).func(age)
        print "------"
mc = Child()
mc.func('22')
# python test.py
------
Traceback (most recent call last):
  File "test2.py", line 15, in <module>
    mc.func('22')
  File "test2.py", line 11, in func
    print super(Child, self).func(age)
TypeError: must be type, not classobj

抛出错误,因为 super 继承只能用于新式类,用于经典类就会报错。

那我们就让父类继承 object 就可以使用 super 函数了:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Parent(object):
    def __init__(self, name='xiaoming'):
        self.name = name
    def func(self, age):
        return "Name: %s, Age: %s" %(self.name, age)
class Child(Parent):
    def func(self, age):
        print "------"
        print super(Child, self).func(age)   # 调用父类方法。在 Python3 中 super 参数可不用写。
        print "------"
mc = Child()
mc.func('22')

# python test.py
------
Name: xiaoming, Age: 22
------

6.11 属性访问的特殊方法

有四个可对类对象增删改查的内建函数,分别是 getattr()、hasattr()、setattr()、delattr()。

6.11.1 getattr()

返回一个对象属性或方法。

>>> class A:    
...   def __init__(self):
...     self.name = 'xiaoming'
...   def method(self):
...     print "method..."
...
>>> c = A()
>>> getattr(c, 'name', 'Not find name!')   
'xiaoming'
>>> getattr(c, 'namea', 'Not find name!')
>>> getattr(c, 'method', 'Not find method!')
<bound method A.method of <__main__.A instance at 0x93fa70>>
>>> getattr(c, 'methoda', 'Not find method!')
'Not find method!'

6.11.2 hasattr()

判断一个对象是否具有属性或方法。返回一个布尔值。

>>> hasattr(c, 'name')    
True
>>> hasattr(c, 'namea')
False
>>> hasattr(c, 'method')
True
>>> hasattr(c, 'methoda')
False

6.11.3 setattr()

给对象属性重新赋值或添加。如果属性不存在则添加,否则重新赋值。

>>> hasattr(c, 'age')    
False
>>> setattr(c, 'age', 22)
>>> c.age
22
>>> hasattr(c, 'age')
True

6.11.4 delattr()

删除对象属性。

>>> delattr(c, 'age')    
>>> hasattr(c, 'age')             
False

6.12 类装饰器

与函数装饰器类似,不同的是类要当做函数一样调用:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Deco:
    def __init__(self, func):
       self._func = func
       self._func_name = func.__name__
    def __call__(self):
       return self._func(), self._func_name
@Deco
def f1():
    return "Hello world!"
print f1()

# python test.py
('Hello world!', 'f1')

6.13 类内置装饰器

下面介绍类函数装饰器,在实际开发中,感觉不是很常用。

6.10.1 @property

@property 属性装饰器的基本功能是把类中的方法当做属性来访问。

在没使用属性装饰器时,类方法是这样被调用的:

>>> class A:    
...    def __init__(self, a, b):
...      self.a = a
...      self.b = b
...    def func(self):
...      print self.a + self.b
...
>>> c = A(2,2)
>>> c.func()
4
>>> c.func
<bound method A.func of <__main__.A instance at 0x7f6d962b1878>>

使用属性装饰器就可以像属性那样访问了:

>>> class A:    
...     def __init__(self, a, b):
...       self.a = a
...       self.b = b
...     @property
...     def func(self):
...       print self.a + self.b
...
>>> c = A(2,2)
>>> c.func
4
>>> c.func()
4
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'NoneType' object is not callable

6.10.2 @staticmethod

@staticmethod 是静态方法装饰器,可以通过类对象访问,也可以通过实例化后类对象实例访问。

实例方法的第一个参数是 self,表示是该类的一个实例,称为类对象实例。

而使用静态方法装饰器,第一个参数就不用传入实例本身(self),那么这个方法当做类对象,由 Python 自身处理。

看看普通方法的用法:

>>> class A:                         
...   def staticMethod(self):   
...      print "not static method..."
...
>>> c = A()         
>>> c.staticMethod()
not static method...

使用静态方法则是这么用:

>>> class A:                       
...   @staticmethod             
...   def staticMethod():       
...     print "static method..."
...
>>> A.staticMethod()   # 可以通过类调用静态方法
static method...
>>> c = A()   
>>> c.staticMethod()   # 还可以使用普通方法调用
static method...

静态方法和普通的非类方法作用一样,只不过命名空间是在类里面,必须通过类来调用。一般与类相关的操作使用静态方法。

6.10.3 @classmethod

@classmethod 是类方法装饰器,与静态方法装饰器类似,也可以通过类对象访问。主要区别在于类方法的第一个参数要传入类对象(cls)。

>>> class A:                       
...   @classmethod             
...   def classMethod(cls):   
...     print "class method..."
...     print cls.__name__
...
>>> A.classMethod()
class method...
A

6.14 __call__ 方法

可以让类中的方法像函数一样调用。

>>> class A:
...   def __call__(self, x): 
...     print "call..."
...     print x
...
>>> c = A()
>>> c(123)
call...
123
>>> class A:
...   def __call__(self, *args, **kwargs):
...      print args
...      print kwargs
...
>>> c = A()
>>> c(1,2,3,a=1,b=2,c=3)
(1, 2, 3)
{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}

本文转载自 第六章 Python 类(面向对象编程)


蜷缩的蜗牛 , 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨 转载请注明第六章 Python 类(面向对象编程)
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