Python 面向对象

面向对象各概念:

  • 类: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。
  • 类常量:类常量在整个实例化的对象中是公用的。类常量定义在类中且在函数体之外。类常量通常不作为实例变量使用。
  • 数据成员:类常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: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,这里模拟 “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。

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

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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。(这里的类对象是指类本身,而不是类实例化的对象)

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的:

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#!/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:

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

类有一个 __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:

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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:

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#!/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

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

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为:

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<__main__.Test object at 0x1053bbb00>
<class '__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,我们把他换成其他变量名也可以:

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

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为:

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<__main__.Test object at 0x100a32588>
<class '__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。

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#!/usr/bin/python

# 类定义
class People:
# 定义类基本属性
name = ''
age = 0
# 定义私有属性,私有属性在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("{} 说: 我 {} 岁。".format(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:

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runoob 说: 我 10 岁。

继承

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class DerivedClassName(BaseClassName):
pass

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(基类名) 必须与派生类定义在同一个作用域内。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:

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class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
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#!/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("{} 说:我 {} 岁。".format(self.name, self.age))

# 单继承示例
class Student(People):
grade = ''
def __init__(self, n, a, w, g):
# 调用父类的构造函数
People.__init__(self, n, a, w)
self.grade = g
# 覆写父类的方法
def speak(self):
print("{} 说:我 {} 岁了,我在读 {} 年级。".format(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:

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ken 说:我 10 岁了,我在读 3 年级。

多继承

Python 同样支持多继承。多继承的类定义形式如下例:

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class DrivedClassName(Base1, Base2, Base3):
pass

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。

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#!/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("{} 说:我 {} 岁。".format(self.name, self.age))

# 单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self, n, a, w, g):
# 调用父类的构造函数
people.__init__(self, n, a, w)
self.grade = g
# 覆写父类的方法
def speak(self):
print("{} 说: 我 %d 岁了,我在读 {} 年级。".format(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 {},我是一个演说家,我演讲的主题是 {}".format(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() # 方法同名,默认调用的是在括号中排前的父类的方法

执行以上程序输出结果为:

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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。如:

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class Parent:
def my_method(self):
print('调用父类方法')

class Child(Parent):
def my_method(self):
print('调用子类方法')

c = Child() # 子类实例
c.my_method() # 子类调用重写方法
super(Child, c).my_method() # 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的一个方法。

执行以上程序输出结果为:

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调用子类方法
调用父类方法

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者直接访问。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使用 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_method。

实例

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class JustCounter:
__secret_count = 0 # 私有变量
public_count = 0 # 公开变量

def count(self):
self.__secret_count += 1
self.public_count += 1
print(self.__secret_count)

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print(counter.public_count)
print(counter.__secret_count) # 报错

以上实例输出结果为:

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Traceback (most recent call last):
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File "/Users/ruby/Code/DevAdmin/python-deployer/tests/oop/__init__.py", line 17, in <module>
print(counter.__secret_count) # 报错
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secret_count'
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类的私有方法实例如下:

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class Site:
def __init__(self, name, url):
self.name = name # 公开变量
self.__url = url # 私有变量

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): # 公开方法
print('这是公共方法')
self.__foo()

x = Site('百度', 'https://www.baidu.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:

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Traceback (most recent call last):
File "/Users/ruby/Code/DevAdmin/python-deployer/tests/oop/__init__.py", line 22, in <module>
x.__foo() # 报错
AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'
name: 百度
url: https://www.baidu.com
这是公共方法
这是私有方法

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

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

def __str__(self):
return 'Vector ({}, {})'.format(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:

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Vector (7, 8)