Python 面向对象

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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，如下实例:

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class ClassName:
   '类的帮助信息'   #类文档字符串
   class_suite  #类体

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。

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#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0
 
   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount
 
   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

  • 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。

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__ 方法接受参数。

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"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

访问属性

您可以使用点(.)来访问对象的属性。使用如下类的名称访问类变量:

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emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

完整实例：

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#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0
 
   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount
 
   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary
 
"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

执行以上代码输出结果如下：

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Name :  Zara ,Salary:  2000
Name :  Manni ,Salary:  5000
Total Employee 2

你可以添加，删除，修改类的属性，如下所示：

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emp1.age = 7  # 添加一个 'age' 属性
emp1.age = 8  # 修改 'age' 属性
del emp1.age  # 删除 '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。
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    hasattr(emp1, 'age')    # 如果存在 'age' 属性返回 True。
    getattr(emp1, 'age')    # 返回 'age' 属性的值
    setattr(emp1, 'age', 8) # 添加属性 'age' 值为 8
    delattr(empl, 'age')    # 删除属性 'age'

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：

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#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
class Employee:
   '所有员工的基类'
   empCount = 0
 
   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount
 
   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary
 
print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

执行以上代码输出结果如下：

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Employee.__doc__: 所有员工的基类
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': <function displayCount at 0x10a939c80>, 'empCount': 0, 'displayEmployee': <function displayEmployee at 0x10a93caa0>, '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': <function __init__ at 0x10a939578>}

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：

  • 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。
  • 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。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数
  • 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：
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    class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
       'Optional class documentation string'
       class_suite

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#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
class Parent:        # 定义父类
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "调用父类构造函数"
 
   def parentMethod(self):
      print '调用父类方法'
 
   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr
 
   def getAttr(self):
      print "父类属性 :", Parent.parentAttr
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def __init__(self):
      print "调用子类构造方法"
 
   def childMethod(self):
      print '调用子类方法'
 
c = Child()          # 实例化子类
c.childMethod()      # 调用子类的方法
c.parentMethod()     # 调用父类方法
c.setAttr(200)       # 再次调用父类的方法 - 设置属性值
c.getAttr()          # 再次调用父类的方法 - 获取属性值

以上代码执行结果如下：

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调用子类构造方法
调用子类方法
调用父类方法
父类属性 : 200

你可以继承多个类

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class A:        # 定义类 A
.....
class B:         # 定义类 B
.....
class C(A, B):   # 继承类 A 和 B
.....

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：
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    #!/usr/bin/python
    # -*- coding: UTF-8 -*-
     
    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

执行以上代码输出结果如下：

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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

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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：
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#!/usr/bin/python
 
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:

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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
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#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
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

Python 通过改变名称来包含类名:

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Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 17, in <module>
    print counter.__secretCount  # 报错，实例不能访问私有变量
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

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：

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.........................
print counter._JustCounter__secretCount

执行以上代码，执行结果如下：

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单下划线、双下划线、头尾双下划线说明：

  • __foo__: 定义的是特列方法，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。