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。

  • 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。

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:

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。

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:

#!/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())

实例化类:


# 实例化类 x = MyClass() 
# 访问类的属性和方法

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

很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法(构造方法),像下面这样:

def __init__(self):
     self.data = []

类定义了 __init__() 方法的话,类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中,可以这样创建一个新的实例:

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:


>>> class Complex: ...
     def __init__(self, realpart, imagpart): ...
 
   self.r = realpart ...
 
   self.i = imagpart ... 
>>> x = Complex(3.0, -4.5) 
>>> x.r, x.i (3.0, -4.5)

类的方法

在类地内部,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:

#!/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("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))  
# 实例化类 p = people('W3Cschool',10,30) p.speak()

执行以上程序输出结果为:

W3Cschool 说:  10 岁。

继承

Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承就,类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):
     <statement-1>
     .
     .
     .
     <statement-N>

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

#!/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("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))  #单继承示例 class student(people):
     grade = ''
     def __init__(self,n,a,w,g):
 
   #调用父类的构函
 
   people.__init__(self,n,a,w)
 
   self.grade = g
     #覆写父类的方法
     def speak(self):
 
   print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(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:

ken 说:  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:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
     <statement-1>
     .
     .
     .
     <statement-N>

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。

#!/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("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))  #单继承示例 class student(people):
     grade = ''
     def __init__(self,n,a,w,g):
 
   #调用父类的构函
 
   people.__init__(self,n,a,w)
 
   self.grade = g
     #覆写父类的方法
     def speak(self):
 
   print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(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 %s,我是一个演说家,我演讲的主题是 %s"%(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()   #方法名同,默认调用的是在括号中排前地父类的方法

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:

#!/usr/bin/python3  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

执行以上程序输出结果为:

调用子类方法

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,不能在类地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

在类地内部,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 

slef.__private_methods

实例如下:

#!/usr/bin/python3  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

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

  • __div__: 

    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,我么可以对类的专有方法进行重载,实例如下:

#!/usr/bin/python3  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:

Vector(7,8)