Python - 面向对象 - 第二十天

Python 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。

如果你以前没有接触过面向对象的编程语言，那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征，在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念，这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。

接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。

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面向对象技术简介

• 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
• 方法：类中定义的函数。
• 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
• 数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
• 方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
• 局部变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
• 实例变量：在类的声明中，属性是用变量来表示的。这种变量就称为实例变量，是在类声明的内部但是在类的其他成员方法之外声明的。
• 继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
• 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
• 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

语法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。

类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:

以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。

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类有一个名为 __init__() 的特殊方法（构造方法），该方法在类实例化时会自动调用，像下面这样：

def __init__(self):
    self.data = []

类定义了 __init__() 方法，类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。如下实例化类 MyClass，对应的 __init__() 方法就会被调用:

x = MyClass()

当然， __init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:

self代表类的实例，而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为：

<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test

从执行结果可以很明显的看出，self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。

self 不是 python 关键字，我们把他换成 runoob 也是可以正常执行的:

class Test:
    def prt(runoob):
        print(runoob)
        print(runoob.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为：

<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test

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类的方法

在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

继承

Python 同样支持类的继承，如果一种语言不支持继承，类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

需要注意圆括号中基类的顺序，若是基类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索
即方法在子类中未找到时，从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:

# 类定义
class people:
    # 定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    # 定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0

    # 定义构造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w

    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" % (self.name, self.age))

# 单继承示例
class student(people):
    grade = ''

    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 调用父类的构函
        people.__init__(self, n, a, w)
        self.grade = g

    # 覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级" % (self.name, self.age, self.grade))

s = student('ken', 10, 60, 3)
s.speak()

输出结果：

多继承

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索
即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

 # 类定义
 class people:
     # 定义基本属性
     name = ''
     age = 0
     # 定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
     __weight = 0

     # 定义构造方法
     def __init__(self, n, a, w):
         self.name = n
         self.age = a
         self.__weight = w

     def speak(self):
         print("%s 说: 我 %d 岁。" % (self.name, self.age))

 # 单继承示例
 class student(people):
     grade = ''

     def __init__(self, n, a, w, g):
         # 调用父类的构函
         people.__init__(self, n, a, w)
         self.grade = g

     # 覆写父类的方法
     def speak(self):
         print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级" % (self.name, self.age, self.grade))

 # 另一个类，多重继承之前的准备
 class speaker():
     topic = ''
     name = ''

     def __init__(self, n, t):
         self.name = n
         self.topic = t

     def speak(self):
         print("我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s" % (self.name, self.topic))

 # 多重继承
 class sample(speaker, student):
     a = ''

     def __init__(self, n, a, w, g, t):
         student.__init__(self, n, a, w, g)
         speaker.__init__(self, n, t)

 test = sample("Tim", 25, 80, 4, "Python")
 test.speak()  # 方法名同，默认调用的是在括号中排前地父类的方法

方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法，实例如下：

 class Parent:  # 定义父类
     def myMethod(self):
         print('调用父类方法')

 class Child(Parent):  # 定义子类
     def myMethod(self):
         print('调用子类方法')

 c = Child()  # 子类实例
 c.myMethod()  # 子类调用重写方法
 super(Child, c).myMethod()  # 用子类对象调用父类已被覆盖的方法

super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的，也可以使用 this，但是最好还是按照约定是用 self。

类的私有方法

__private_method：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用 ，不能在类的外部调用。self.__private_methods。

实例

类的私有属性实例如下：

 class JustCounter:
     __secretCount = 0  # 私有变量
     publicCount = 0  # 公开变量

     def count(self):
         self.__secretCount += 1
         self.publicCount += 1
         print(self.__secretCount)

 counter = JustCounter()
 counter.count()
 counter.count()
 print(counter.publicCount)
 #print(counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

类的私有方法实例如下：

class Site:
    def __init__(self, name, url):
        self.name = name  # public
        self.__url = url  # private

    def who(self):
        print('name  : ', self.name)
        print('url : ', self.__url)

    def __foo(self):  # 私有方法
        print('这是私有方法')

    def foo(self):  # 公共方法
        print('这是公共方法')
        self.__foo()

x = Site('菜鸟教程', 'www.runoob.com')
x.who()  # 正常输出
x.foo()  # 正常输出
#x.__foo()  # 报错

类的专有方法：

• __init__ : 构造函数，在生成对象时调用
• __del__ : 析构函数，释放对象时使用
• __repr__ : 打印，转换
• __setitem__ : 按照索引赋值
• __getitem__: 按照索引获取值
• __len__: 获得长度
• __cmp__: 比较运算
• __call__: 函数调用
• __add__: 加运算
• __sub__: 减运算
• __mul__: 乘运算
• __truediv__: 除运算
• __mod__: 求余运算
• __pow__: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载，我们可以对类的专有方法进行重载，实例如下：

 class Vector:
     def __init__(self, a, b):
         self.a = a
         self.b = b

     def __str__(self):
         return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)

     def __add__(self, other):
         return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

 v1 = Vector(2, 10)
 v2 = Vector(5, -2)
 print(v1 + v2)

参考资料：