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:
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+)
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:
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+)
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。
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:
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+)
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:
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:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
实例(Python 3.0+)
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:
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+)
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+)
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:
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+)
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 <module> 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+)
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+)
以上代码执行结果如下所示:
Vector(7,8)
小盟主
165***0317@qq.com
针对 __str__ 方法给出一个比较直观的例子:
输出:
小盟主
165***0317@qq.com
JasinChen
402***306@qq.com
最新的 Python3.7 中(2018.07.13),对类的构造函数进行了精简。
3.7 版本:
相当于以前的:
JasinChen
402***306@qq.com
selfeasy
ZLT***lfeasy@qq.com
Python3 中类的静态方法、普通方法、类方法
静态方法: 用 @staticmethod 装饰的不带 self 参数的方法叫做静态方法,类的静态方法可以没有参数,可以直接使用类名调用。
普通方法: 默认有个self参数,且只能被对象调用。
类方法: 默认有个 cls 参数,可以被类和对象调用,需要加上 @classmethod 装饰器。
selfeasy
ZLT***lfeasy@qq.com
chise
531***371@qq.com
反向运算符重载:
复合重载运算符:
运算符重载的时候:
chise
531***371@qq.com
FS
429***f0967@qq.com
FS
429***f0967@qq.com
像是一个菜鸟
141***0013@qq.com
关于 __name__
首先需要了解 __name__ 是属于 python 中的内置类属性,就是它会天生就存在与一个 python 程序中,代表对应程序名称。
比如所示的一段代码里面(这个脚本命名为 pcRequests.py),我只设了一个函数,但是并没有地方运行它,所以当 run 了这一段代码之后我们有会发现这个函数并没有被调用。但是当我们在运行这个代码时这个代码的 __name__ 的值为 __main__ (一段程序作为主线运行程序时其内置名称就是 __main__)。
结果:
当这个 pcRequests.py 作为模块被调用时,则它的 __name__ 就是它自己的名字:
结果:
看到这里应该能明白,自己的 __name__ 在自己用时就是 main,当自己作为模块被调用时就是自己的名字,就相当于:我管自己叫我自己,但是在朋友眼里我就是小仙女一样。
像是一个菜鸟
141***0013@qq.com
laoshi
lao***@ee.com
Python3 类方法总结
继承
单继承:
多继承:
laoshi
lao***@ee.com
徙徒
143***2467@qq.com
所有专有方法中,__init__()要求无返回值,或者返回 None。而其他方法,如__str__()、__add__()等,一般都是要返回值的,如下所示:
而对于 __str__()、__add__() 等。
徙徒
143***2467@qq.com
徙徒
143***2467@qq.com
类的专有方法中,也是存在默认优先级的,多个方法都有返回值,但一般优先取 __str__() 的返回值,如下面例子:
类的专有方法中,也是存在默认优先级的,多个方法都有返回值,但一般优先取 __str__() 的返回值,如下面例子:结果是 Vector(2,10),而不是 Vector(10,2)。这里优先使用 __str__() 的返回值。
结果是:Vector(10,2)
徙徒
143***2467@qq.com
徙徒
143***2467@qq.com
笔记中有位同学如下这样写道,但我认为不准确:
最新的 Python3.7 中(2018.07.13),对类的构造函数进行了精简。
3.7 版本:
相当于以前的:
实际上,对于类 A, 实例化时不需要参数;而对于类 B,实例化时需要输入 (x, y) 参数,这才是两者的核心区别。定义类时,若需要输入参数,则一般必须使用 __init__()方法;若不需要输入参数,是否使用 __init__() 方法都可以。
和版本是否对类的构造函数进行了精简,关系不大。
徙徒
143***2467@qq.com
徙徒
143***2467@qq.com
在 Python 中,方法分为三类实例方法、类方法、静态方法。三者区别看代码如下:
可以看到,在 Python 中,两种方法的主要区别在于参数。实例方法隐含的参数为类实例 self,而类方法隐含的参数为类本身 cls。
静态方法无隐含参数,主要为了类实例也可以直接调用静态方法。
所以逻辑上类方法应当只被类调用,实例方法实例调用,静态方法两者都能调用。主要区别在于参数传递上的区别,实例方法悄悄传递的是self引用作为参数,而类方法悄悄传递的是 cls 引用作为参数。
Python 实现了一定的灵活性使得类方法和静态方法,都能够被实例和类二者调用。
徙徒
143***2467@qq.com
兔子
8bi***gmail.com
类的二元方法运算符重载介绍的并不全面,文中介绍的全是正向方法,其实还有反向方法,就地方法。下面补充一些。
当解释器碰到 a+b 时,会做以下事情:
从 a 类中找 __add__ 若返回值不是 NotImplemented, 则调用 a.__add__(b)。
若 a 类中没有 __add__ 方法,则检查 b 有没有 __radd__ 。如果如果有,则调用 b.__radd__(a),若没有,则返回 NotImplemented。
接上条,若 b 也没有 __radd__ 方法,则抛出 TypeError,在错误消息中知名操作数类型不支持。
比如:向量类 <Myvector> 应当有向量与整数的乘法:
期望得到 b*a 也返回一个向量,b*a 应该等于 a*b。此时就需要在 Myvector 类中定义一个__rmul__方法。
每个运算符都有正向方法重载,反向方法重载。有一些有就地方法(即不返回新的对象,而是修改原本对象)。
兔子
8bi***gmail.com
shunhwa
hex***ua617@sina.com
__str__函数
__str__ 是一个类的方法,在打印类对象,获取其属性信息时调用。打印一个实例化对象时,默认打印的其实时一个对象的地址,但是我们可以对其进行重载,打印我们想要的信息。例如上面的例子中进行的重载。
shunhwa
hex***ua617@sina.com
小叶Little_Ye
lit***ye233@foxmail.com
在类的方法中直接修改 self 是无效操作,即使 self 变量的地址与实例地址相同:
小叶Little_Ye
lit***ye233@foxmail.com