第六章Python类（面向对象编程）

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 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。

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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}