极简python类机制讨论

Bertha 。 2022-01-15 07:59 210阅读 0赞

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python其实是一门主打面向对象的语言，而且它主打的一大招牌就是面向对象。python的类机制如果要详细论述，结合这些机制在面向对象、软件工程和设计模式中的运用，事实上是足够写一本书的。但本文作为一篇快速介绍python类机制的小短文，仅论述python类的基本属性以及它的初步实现。虽然面向对象编程有继承、多态、封装、抽象和泛型这些特点。但是由于python基本没有“封装”这一说，而它的多态、抽象和泛型机制又非常复杂，并不是一篇文章就能讲清楚的。因此本文着重论述python类的继承机制。希望本文对于有其他编程语言面向对象经历或有一定python基础，又需要快速了解python如何进行面向对象编程以及python继承机制如何运作的同学有所帮助。

# 简说类和属性 #

面向对象编程中，类（class）往往用于描述现实世界的对象，它是对于现实世界的对象（可以简单理解为人事物）在编程中的抽象。与其他编程语言类似，python中一个类的写法很简单，即用关键词class加上类名即可。并且python的类也可以设定静态或动态的属性（类变量）和行为（类中的方法）。其中，静态属性和行为的应用不需要实例化，而动态的属性和行为则要把类实例化之后再使用。

以下这个例子就是一个简单的类（Person），它的属性name为静态属性，它的行为description为一个静态方法，调用这样的类，需要按照“类名.属性”或“类名.方法(参数列表）” 的方式进行。

class Person:
        name = 'Sam'
        
        def description(place):
            print("Last found in:", place)
    
    print(Person.name)
    Person.description("Ningbo")

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然而，一般来说在“面向对象”编程中，类的属性和行为都是需要动态调用的。此时就需要对于类的变量增添self关键词，这表示该变量要实例化之后才能使用；对于类的动态方法，则需要在参数列表的第一个参数传入“self”以声明它的动态属性。对于动态的属性和行为，需要对类进行实例化之后再调用。

class Person:
        """此时，name是类静态变量，可以在不实例化的情况下调用，
        也可以实例化后再调用
        """
        name = 'Sam'
        
        """
        方法description则需要在实例化之后再调用
        """
        
        def description(self, place):
            print(Person.name, ": Last found in", place)
    
    print(Person.name)
    p = Person()
    print(p.name)
    p.description("Ningbo")
    Person.description(p, "Ningbo")
    # 抛出异常：
    Person.description("Ningbo")

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# python的“构造函数” #

同其他的编程语言类似，python中的类也存在“构造函数”，即在类初始化时传入的属性或指定需要进行的行为。python以重写类的\_\_init\_\_方法实现类似其他编程语言中类似“构造函数”的功能。并且，类的静态或动态函数还可以通过“return”关键字返回值。

class Person:
        """声明本类的‘构造函数’，并在类初始化时强制传入
        name必选参数和age可选参数，age若不选则默认为18
        """
        def __init__(self, name, age=18):
            self.name = name
            self.age = age
        
        def description(self, place):
            return (self.name + ", aged " + str(self.age)
                    + ", is last seen in " + place)
    
    p = Person('Bob', 42)
    p.description("Unimelb")

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# python类的继承 #

现实世界中，范围较大的人事物往往包含了范围较小的人事物。比如“几何形状”有“长方形、圆形、正方形”等，“动物”有“猫、狗、猪”等，“交通工具”有“卡车、汽车、自行车”等。由于“长方形、圆形”等几何图形一定都有“几何形状”所拥有的属性，而“猫、狗等”也一定拥有动物的属性。所以在面向对象编程中，为了减少代码的重复性，则往往让属于子类的对象（子集中的人事物）“完全拥有”属于父类对象（超集中的人事物）的属性和行为，这就是面向对象的继承机制。不同的编程语言有不同的面向机制。比如python和C++中支持多继承，这是指一个子类对象可以“完全拥有”多个父类对象的属性。而Java为代表的一些编程语言只支持“单继承”，这是说一个子类对象只能“完全拥有”一个父类对象。以下代码演示了python中的继承机制如何实现和运作：

class Person:
        def __init__(self, name, age=18):
            self.name = name
            self.age = age
    
        def info(self):
            return self.name + ", aged " + str(self.age)
    
    # 这是一个新类
    class Patient:
    
        def __init__(self, name, problems=[]):
            self.name = name
            self.problems = problems
    
        def get_problems(self):
            return "The patient has: " + str(self.problems)
    
    """
    LostPerson类同时继承两个类
    """
    class LostPerson(Person, Patient):
        def __init__(self, name, age, problems, place):
            self.place = place
            # 传给父类参数：
            Person.__init__(self, name, age)
            Patient.__init__(self, name, problems)
    
        def description(self):
            """
            name, age, problems都不是本类的参数，
    		而是父类的参数，因此要通过继承机制调用
            """
            return (self.name + ", aged " + str(self.age) +
                    " has problems: " + str(self.problems)
                    + ", is last seen in " + self.place)
    
    lp = LostPerson('Alice', 75, ['Dimentia', 'stroke'], "Tom's class")
    print(lp.description())

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# 总结 #

本文比较详细地论述了面向对象编程中类的基本概念，python类的静态和动态属性（变量）和行为（方法），python类“构造函数”的实现以及python中类的继承机制，希望对于想要快速上手python面向对象的小伙伴们有所帮助。

# 参考资料： #

1.  Magnus Lie Hetland, Beginning Python: From Novice to Professional Second Edition, in Apress, 2014, Berkeley
2.  Mark Lutz, Learning Python 5th edition, in O'REILLY, 2013
3.  Walter Savitch, Absolute Java 2nd edition, in Addison-Wesley, 2005

转载于:https://my.oschina.net/Samyan/blog/3007265

[80_]: https://my.oschina.net/u/2663968/blog/3051541
[hot3.png]: /images/20220115/e18c548f65a94defae2d331699d141bf.png
[bfa3515c0f2f0c44461cf36820ecc0aac91.jpg]: /images/20220115/6f4179be5ff24c0dbf415078a5388026.png
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