Python 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。
- 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。
- 实例变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。
- 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。
- 方法:类中定义的函数。
- 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。
创建类
使用 class 语句来创建一个新类,class 之后为类的名称并以冒号结尾:
1 | class ClassName: |
类的帮助信息可以通过ClassName.doc查看。
class_suite 由类成员,方法,数据属性组成。
实例
以下是一个简单的 Python 类的例子:
实例
1 | #!/usr/bin/python |
- empCount 变量是一个类变量,它的值将在这个类的所有实例之间共享。你可以在内部类或外部类使用 Employee.empCount 访问。
- 第一种方法init()方法是一种特殊的方法,被称为类的构造函数或初始化方法,当创建了这个类的实例时就会调用该方法
- self 代表类的实例,self 在定义类的方法时是必须有的,虽然在调用时不必传入相应的参数。
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。
1 | class Test: |
以上实例执行结果为:
1 | <__main__.Test instance at 0x10d066878> |
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:
实例
1 | class Test: |
以上实例执行结果为:
1 | <__main__.Test instance at 0x10d066878> |
创建实例对象
实例化类其他编程语言中一般用关键字 new,但是在 Python 中并没有这个关键字,类的实例化类似函数调用方式。
以下使用类的名称 Employee 来实例化,并通过 init 方法接收参数。
1 | "创建 Employee 类的第一个对象" |
访问属性
您可以使用点号 . 来访问对象的属性。使用如下类的名称访问类变量:
1 | emp1.displayEmployee() |
完整实例:
实例
1 | class Employee: |
执行以上代码输出结果如下:
1 | Name : Zara ,Salary: 2000 |
你可以添加,删除,修改类的属性,如下所示:
1 | emp1.age = 7 # 添加一个 'age' 属性 |
你也可以使用以下函数的方式来访问属性:
- getattr(obj, name[, default]) : 访问对象的属性。
- hasattr(obj,name) : 检查是否存在一个属性。
- setattr(obj,name,value) : 设置一个属性。如果属性不存在,会创建一个新属性。
- delattr(obj, name) : 删除属性。
1 | hasattr(emp1, 'age') # 如果存在 'age' 属性返回 |
Python内置类属性
- dict : 类的属性(包含一个字典,由类的数据属性组成)
- doc :类的文档字符串
- name: 类名
- module: 类定义所在的模块(类的全名是’main.className’,如果类位于一个导入模块mymod中,那么className.module 等于 mymod)
- bases : 类的所有父类构成元素(包含了一个由所有父类组成的元组)
Python内置类属性调用实例如下:
实例
1 | class Employee: |
执行以上代码输出结果如下:
1 | Employee.__doc__: 所有员工的基类 |
python对象销毁(垃圾回收)
Python 使用了引用计数这一简单技术来跟踪和回收垃圾。
在 Python 内部记录着所有使用中的对象各有多少引用。
一个内部跟踪变量,称为一个引用计数器。
当对象被创建时, 就创建了一个引用计数, 当这个对象不再需要时, 也就是说, 这个对象的引用计数变为0 时, 它被垃圾回收。但是回收不是”立即”的, 由解释器在适当的时机,将垃圾对象占用的内存空间回收。
1 | a = 40 # 创建对象 <40> |
垃圾回收机制不仅针对引用计数为0的对象,同样也可以处理循环引用的情况。循环引用指的是,两个对象相互引用,但是没有其他变量引用他们。这种情况下,仅使用引用计数是不够的。Python 的垃圾收集器实际上是一个引用计数器和一个循环垃圾收集器。作为引用计数的补充, 垃圾收集器也会留心被分配的总量很大(及未通过引用计数销毁的那些)的对象。 在这种情况下, 解释器会暂停下来, 试图清理所有未引用的循环。
实例
析构函数 del ,del在对象销毁的时候被调用,当对象不再被使用时,del方法运行:
实例
1 | class Point: |
以上实例运行结果如下:
1 | 3083401324 3083401324 3083401324 |
注意:通常你需要在单独的文件中定义一个类,
类的继承
面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用,实现这种重用的方法之一是通过继承机制。继承完全可以理解成类之间的类型和子类型关系。
需要注意的地方:继承语法 class 派生类名(基类名)://… 基类名写在括号里,基本类是在类定义的时候,在元组之中指明的。
在python中继承中的一些特点:
- 1:在继承中基类的构造(init()方法)不会被自动调用,它需要在其派生类的构造中亲自专门调用。
- 2:在调用基类的方法时,需要加上基类的类名前缀,且需要带上self参数变量。区别在于类中调用普通函数时并不需要带上self参数
- 3:Python总是首先查找对应类型的方法,如果它不能在派生类中找到对应的方法,它才开始到基类中逐个查找。(先在本类中查找调用的方法,找不到才去基类中找)。
如果在继承元组中列了一个以上的类,那么它就被称作”多重继承” 。
语法:
派生类的声明,与他们的父类类似,继承的基类列表跟在类名之后,如下所示:
1 | class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]): |
实例
1 | class Parent: # 定义父类 |
以上代码执行结果如下:
1 | 调用子类构造方法 |
你可以继承多个类
1 | class A: # 定义类 A |
你可以使用issubclass()或者isinstance()方法来检测。
- issubclass() - 布尔函数判断一个类是另一个类的子类或者子孙类,语法:issubclass(sub,sup)
- isinstance(obj, Class) 布尔函数如果obj是Class类的实例对象或者是一个Class子类的实例对象则返回true。
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:
实例
1 | class Parent: # 定义父类 |
执行以上代码输出结果如下:
1 | 调用子类方法 |
基础重载方法
下表列出了一些通用的功能,你可以在自己的类重写:
序号 | 方法, 描述 & 简单的调用 |
---|---|
1 | init ( self [,args…] )构造函数简单的调用方法: obj = className(args) |
2 | del( self )析构方法, 删除一个对象简单的调用方法 : del obj |
3 | repr( self )转化为供解释器读取的形式简单的调用方法 : repr(obj) |
4 | str( self )用于将值转化为适于人阅读的形式简单的调用方法 : str(obj) |
5 | cmp ( self, x )对象比较简单的调用方法 : cmp(obj, x) |
运算符重载
Python同样支持运算符重载,实例如下:
实例
1 | class Vector: |
以上代码执行结果如下所示:
1 | Vector(7,8) |
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 关键字可以为类定义一个方法,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
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,不能在类地外部调用。在类的内部调用 self.__private_methods
实例
1 | class JustCounter: |
Python 通过改变名称来包含类名:
1 | 1 |
Python不允许实例化的类访问私有数据,但你可以使用 object._className__attrName 访问属性,将如下代码替换以上代码的最后一行代码:
1 | ......................... |
执行以上代码,执行结果如下:
1 | 1 |
单下划线、双下划线、头尾双下划线说明:
- foo: 定义的是特殊方法,一般是系统定义名字 ,类似 init() 之类的。
- _foo: 以单下划线开头的表示的是 protected 类型的变量,即保护类型只能允许其本身与子类进行访问,不能用于 from module import *
- __foo: 双下划线的表示的是私有类型(private)的变量, 只能是允许这个类本身进行访问了。