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  • Python3: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。

    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,实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
    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:

    .
    .
    .

    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:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    class MyClass:
    “””一个简单的类实例”””
    i = 12345
    def f(self):
    return ‘hello world’

    实例化类

    x = MyClass()

    访问类的属性和方法

    print(“MyClass 类的属性 i 为:”, x.i)
    print(“MyClass 类的方法 f 输出为:”, x.f())
    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。

    执行以上程序输出结果为:

    MyClass 类的属性 i 为: 12345
    MyClass 类的方法 f 输出为: hello world
    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:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    class Complex:
    def init(self, realpart, imagpart):
    self.r = realpart
    self.i = imagpart
    x = Complex(3.0, -4.5)
    print(x.r, x.i) # 输出结果:3.0 -4.5
    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
    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。

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    #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))

    实例化类

    p = people(‘runoob’,10,30)
    p.speak()
    执行以上程序输出结果为:

    runoob 说: 我 10 岁。
    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):

    .
    .
    .

    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:

    class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    #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()
    执行以上程序输出结果为:

    ken 说: 我 10 岁了,我在读 3 年级
    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):

    .
    .
    .

    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。

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    #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
    执行以上程序输出结果为:

    我叫 Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是 Python
    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:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    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。

    执行以上程序输出结果为:

    调用子类方法
    调用父类方法
    更多文档:

    Python 子类继承父类构造函数说明

    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:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    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
    执行以上程序输出结果为:

    1
    2
    2
    Traceback (most recent call last):
    File “test.py”, line 16, in
    print (counter.__secretCount) # 报错,实例不能访问私有变量
    AttributeError: ‘JustCounter’ object has no attribute ‘__secretCount’
    类的私有方法实例如下:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    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
    以上实例执行结果:

    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:

    实例(Python 3.0+)
    #!/usr/bin/python3

    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)
    以上代码执行结果如下所示:

    Vector(7,8)

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