Python之路第八天，基础(9)-面向对象(下)

类的成员

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性

注：所有成员中，只有普通字段的内容保存对象中，即：根据此类创建了多少对象，在内存中就有多少个普通字段。而其他的成员，则都是保存在类中，即：无论对象的多少，在内存中只创建一份。

一、字段

字段包括：普通字段和静态字段，他们在定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不同

• 普通字段属于对象
• 静态字段属于类

class Province:
    # 静态字段
    country ＝ '中国'
    def __init__(self, name):
        # 普通字段
        self.name = name
# 直接访问普通字段
obj = Province('河北省')
print(obj.name)
# 直接访问静态字段
Province.country

由上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】，在使用上可以看出普通字段和静态字段的归属是不同的。其在内容的存储方式类似如下图：

由上图可知：

• 静态字段在内存中只保存一份
• 普通字段在每个对象中都要保存一份

应用场景： 通过类创建对象时，如果每个对象都具有相同的字段，那么就使用静态字段

二、方法

方法包括：普通方法、静态方法和类方法，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同。

• 普通方法：由对象调用；至少一个self参数；执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self；
• 类方法：由类调用； 至少一个cls参数；执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls；
• 静态方法：由类调用；无默认参数；

class Foo:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def ord_func(self):
        """
        定义普通方法，至少有一个self参数
        """
        # print self.name
        print('普通方法')
    @classmethod
    def class_func(cls):
        """
        定义类方法，至少有一个cls参数
        """
        print('类方法')
    @staticmethod
    def static_func():
        """
        定义静态方法 ，无默认参数
        """
        print('静态方法')
# 调用普通方法
f = Foo()
f.ord_func()
# 调用类方法
Foo.class_func()
# 调用静态方法
Foo.static_func()

相同点：对于所有的方法而言，均属于类（非对象）中，所以，在内存中也只保存一份。

不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

三、属性

---　　

如果你已经了解Python类中的方法，那么属性就非常简单了，因为Python中的属性其实是普通方法的变种。

对于属性，有以下三个知识点：

• 属性的基本使用
• 属性的两种定义方式

属性的基本使用：

# 定义
class Foo:
    def func(self):
        pass
    # 定义属性
    @property
    def prop(self):
        pass
# 调用
foo_obj = Foo()
foo_obj.func()
foo_obj.prop   #调用属性

由属性的定义和调用要注意一下几点：

• 定义时，在普通方法的基础上添加 @property 装饰器；
• 定义时，属性仅有一个self参数
• 调用时，无需括号
  
  方法：foo_obj.func()
  
  属性：foo_obj.prop

注意：属性存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象

属性由方法变种而来，如果Python中没有属性，方法完全可以代替其功能。

实例：对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上，而是通过分页的功能局部显示，所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据（即：limit m,n），这个分页的功能包括：

• 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
• 根据m 和 n 去数据库中请求数据

# 定义
class Pager:
    def __init__(self, current_page):
        # 用户当前请求的页码（第一页、第二页...）
        self.current_page = current_page
        # 每页默认显示10条数据
        self.per_items = 10 
    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page - 1) * self.per_items
        return val
    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val
# 调用
p = Pager(1)
p.start 就是起始值，即：m
p.end   就是结束值，即：n

属性的定义有两种方式：

• 装饰器 即：在方法上应用装饰器
• 静态字段 即：在类中定义值为property对象的静态字段

装饰器方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

class Goods(object):
    @property
    def price(self):
        print '@property'
    @price.setter
    def price(self, value):
        print '@price.setter'
    @price.deleter
    def price(self):
        print '@price.deleter'
# ############### 调用 ###############
obj = Goods()
obj.price   # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值
obj.price = 123    # 自动执行 @price.setter 修饰的 price 方法，并将  123 赋值给方法的参数
del obj.price      # 自动执行 @price.deleter 修饰的 price 方法

实例：

class Goods(object):
    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8
    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price
    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value
    @price.deltter
    def price(self, value):
        del self.original_price
obj = Goods()
obj.price         # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
del obj.price     # 删除商品原价

静态字段方式，创建值为property对象的静态字段:

class Foo:
    def get_bar(self):
        return 'property'
    BAR = property(get_bar)
obj = Foo()
reuslt = obj.BAR        # 自动调用get_bar方法，并获取方法的返回值
print(reuslt)

property的构造方法中有个四个参数:

• 第一个参数是方法名，调用 对象.属性 时自动触发执行方法
• 第二个参数是方法名，调用 对象.属性 ＝ XXX 时自动触发执行方法
• 第三个参数是方法名，调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法
• 第四个参数是字符串，调用 对象.属性.doc ，此参数是该属性的描述信息

class Foo：
    def get_bar(self):
        return 'property'
    # *必须两个参数
    def set_bar(self, value):
        return return 'set value' + value
    def del_bar(self):
        return 'property'
    BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...')
obj = Foo()
obj.BAR              # 自动调用第一个参数中定义的方法：get_bar
obj.BAR = "tom"     # 自动调用第二个参数中定义的方法：set_bar方法，并将“tom”当作参数传入
del Foo.BAR          # 自动调用第三个参数中定义的方法：del_bar方法
obj.BAE.__doc__      # 自动获取第四个参数中设置的值：description...

由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式，我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除。

class Goods(object):
    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8
    def get_price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price
    def set_price(self, value):
        self.original_price = value
    def del_price(self, value):
        del self.original_price
    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...')
obj = Goods()
obj.PRICE         # 获取商品价格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原价
del obj.PRICE     # 删除商品原价

类成员的修饰符

类的所有成员在上一步骤中已经做了详细的介绍，对于每一个类的成员而言都有两种形式：

• 公有成员，在任何地方都能访问
• 私有成员，只有在类的内部才能方法

私有成员和公有成员的定义不同：私有成员命名时，前两个字符是下划线。（特殊成员除外，例如：init、call、__dict__等）

class C:
    def __init__(self):
        self.name = '公有字段'
        self.__foo = "私有字段"

私有成员和公有成员的访问限制不同：

静态字段

• 公有静态字段：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
• 私有静态字段：仅类内部可以访问；

class C:
    name = "公有静态字段"
    def func(self):
        print(C.name)
class D(C):
    def show(self):
        print(C.name)
C.name         # 类访问
obj = C()
obj.func()     # 类内部可以访问
obj_son = D()
obj_son.show() # 派生类中可以访问

class C:
    __name = "私有静态字段"
    def func(self):
        print C.__name
class D(C):
    def show(self):
        print C.__name
C.__name       # 类访问            ==> 错误
obj = C()
obj.func()     # 类内部可以访问     ==> 正确
obj_son = D()
obj_son.show() # 派生类中可以访问   ==> 错误

普通字段

• 公有普通字段：对象可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问；
• 私有普通字段：仅类内部可以访问；
  
  ps：如果想要强制访问私有字段，可以通过 【对象._类名__私有字段明 】访问（如：obj._C__foo），不建议强制访问私有成员。

类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员，并且成员名前如果有两个下划线，则表示该成员是私有成员，私有成员只能由类内部调用。无论人或事物往往都有不按套路出牌的情况，Python的类成员也是如此，存在着一些具有特殊含义的成员，详情如下：

__doc__

表示类的描述信息

class Foo:
    """
    类的描述信息
     """
    def func(self):
        pass
#输出：类的描述信息
print(Foo.__doc__)

__module__ 和 __class__

　　__module__ 表示当前操作的对象在那个模块

　　__class__ 表示当前操作的对象的类是什么

#!/usr/bin/env python3
class C:
    def __init__(self):
        self.name = 'tom'

from lib.aa import C

obj = C()

print(obj.module) # 输出 lib.aa，即：输出模块

print(obj.class) # 输出 lib.aa.C，即：输出类

__init__

　　构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

class Foo:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18
obj = Foo('tom') # 自动执行类中的 __init__ 方法

__del__

　　析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法一般无须定义，因为Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都是交给Python解释器来执行，所以，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

class Foo:
    def __del__(self):
        pass

__call__

　　对象后面加括号，触发执行。

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 call 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者 类()()

class Foo:
    def __init__(self):
        pass
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print '__call__'
obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__

__dict__

类或对象中的所有成员

上文中我们知道：类的普通字段属于对象；类中的静态字段和方法等属于类，即：

class Province:
    country = 'China'
    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count
    def func(self, *args, **kwargs):
        print('func')
# 获取类的成员，即：静态字段、方法、
print(Province.__dict__)
# 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}
obj1 = Province('HeBei',10000)
print(obj1.__dict__)
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}
obj2 = Province('HeNan', 3888)
print(obj2.__dict__)
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

__str__

如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印 对象 时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:
    def __str__(self):
        return "what's the f..k"
obj = Foo()
# 输出：what's the f..k
print(obj)

__getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据,python3也可以进行切片操作，python2是用另外的函数__getslice__、__setslice__、__delslice__

#!/usr/bin/env python3
class Foo(object):
    def __getitem__(self, key):
        print('__getitem__',key)
    def __setitem__(self, key, value):
        print('__setitem__',key,value)
    def __delitem__(self, key):
        print('__delitem__',key)
obj = Foo()
result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__
obj['k2'] = 'jerry'   # 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']           # 自动触发执行 __delitem__

__iter__

用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 __iter__

#!/usr/bin/env python3
class Foo(object):
    def __init__(self, sq):
        self.sq = sq
    def __iter__(self):
        return iter(self.sq)
obj = Foo([11,22,33,44])
for i in obj:
    print i

上面代码可以看出，for循环迭代的其实是 iter([11,22,33,44]) ，所以执行流程可以变更为：

#!/usr/bin/env python3
obj = iter([11,22,33,44])
for i in obj:
    print(i)

for循环语法内部

#!/usr/bin/env python3
obj = iter([11,22,33,44])
while True:
    val = obj.next()
    print(val)

__new__ 和 __metaclass__

class Foo(object):
    def __init__(self):
        pass
obj = Foo()   # obj是通过Foo类实例化的对象

上述代码中，obj 是通过 Foo 类实例化的对象，其实，不仅 obj 是一个对象，Foo类本身也是一个对象，因为在Python中一切事物都是对象。

如果按照一切事物都是对象的理论：obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建，那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的 构造方法 创建。

print(type(obj)) # 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类创建
print(type(Foo)) # 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类创建

所以，obj对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是 type 类的一个实例，即：Foo类对象 是通过type类的构造方法创建。

那么，创建类就可以有两种方式：

普通方式：

class Foo(object):
    def func(self):
        print('hello world')

特殊方式（type类的构造函数）

def func(self):
    print('hello world')
Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})
#type第一个参数：类名
#type第二个参数：当前类的基类
#type第三个参数：类的成员

类 是由 type 类实例化产生

那么问题来了，类默认是由 type 类实例化产生，type类中如何实现的创建类？类又是如何创建对象？

答：类中有一个属性 __metaclass__，其用来表示该类由 谁 来实例化创建，所以，我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类，从而查看 类 创建的过程。

class MyType(type):
    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)
        self.__init__(obj)
class Foo(object):
    __metaclass__ = MyType
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)
# 第一阶段：解释器从上到下执行代码创建Foo类
# 第二阶段：通过Foo类创建obj对象
obj = Foo()