Python面向对象编程

╰半夏微凉° 2022-01-15 12:47 380阅读 0赞

一、面向对象

面向对象程序设计(Object-oriented programming,OOP)是一种程序设计范式，也是一种程序开发方

法。对象指的是类的实例，类是创建对象的模板，一个类可以创建很多个对象，每个对象都是类类型

的一个变量；创建对象的过程也叫做类的实例化。编程方法主要可以分为两类：面向过程与面向对

象，他们的主要区别在于：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-width:1px;">&nbsp; 面向过程编程：以指令为核心，围绕“正在发生什么”进行编写，程序具有一系列线性步骤，主体思想是代码作用于数据。&nbsp; 面相对象编程(OOP)：以数据为核心，围绕“将影响谁”进行编写，围绕数据及为数据严格定义的接口来组织程序， 用数据控制对代码的方向。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

面向对象编程种主要有以下几个主要概念：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-width:1px;">&nbsp; 类：定义了被多个同一类型对象共享的结构和行为(数据和代码)。&nbsp; 对象：类的实例。既包含数据(变量，也称属性)，也包含代码（函数，也称方法）。&nbsp;&nbsp;封装：隐藏实现方案细节；将代码及处理的数据绑定在一起的一种编程机制，用于保证程序和数据不受外部干扰且不会被误用。 &nbsp; 继承：一个对象获得另一个对象属性的过程，用于实现按层分类的概念；一个深度继承的子类继承了类层次中它的每个先祖的所有属性；超类、基类、父类，子类、派生类。 &nbsp; 多态：允许一个接口被多个通用的类动作使用的特性，具体使用哪个动作与应用场合相关；“一个接口上，多种方法”：用于为一组相关的动作设计一个通用的接口，以降低程序复杂性。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

二、类的创建

*  使用class关键字创建类

超类是一个或多个用于继承的父类的集合类体中可以包含：声明语句、类成员定义、数据属性、方法。

Class ClassName(bases):          #不存在继承关系时，可以不提供bases
      'class documentation string'   #类文档可选
      Data = value                   #定义数据属性
      def method(self , ...)         #定义方法属性
        self.member = value 
      
    class MyClass():                 
        """A simple example class"""
        i = 12345
        def f(self):                 
            return 'hello world'

*  类方法及调用

实例(对象)通常包含属性和方法。  
 数据属性：即变量 可调用的方法：object.method()，即函数

在OOP中，实例就像是带有”数据”的记录，而类是处理这些记录的”程序”。通过实例调用方法相

当于调用所属类的方法来处理当前实例，类似obj.method(arg...)自动转为class.method(instance,

args...)；因此在类中每个方法必须具有 self 参数，它隐含当前实例之意；在方法内对self属性做

赋值运算会产生每个实例的属性；没有实例，方法就不允许调用。

In [1]: class MyClass():
       ...:         """A simple example class"""
       ...:         i = 12345
       ...:         def f(self):
       ...:                 return 'hello world'
       ...:     
    In [2]: x=MyClass()       #实例化一个类
    In [3]: x.f()             #调用类的方法
    Out[3]: 'hello world'
    In [4]: x.i
    Out[4]: 12345
    In [5]: x.i=23456         #修改成员变量
    In [6]: x.i
    Out[6]: 23456

*  构造函数与析构函数

构造函数：创建实例时，python 会自动调用类中的\_\_init\_\_方法，以隐性的为实例提供属性

\_\_init\_\_方法被称为构造器，如果类中没有定义\_\_init\_\_方法，实例创建之初仅是一个简单的名称空间。构造函数不能有返回值。

In [8]:  class Myclass(object):
       ...:    message='Hello,Developer'
       ...:    def show(self):
       ...:       print(self.message)
       ...:      
    In [9]:  class Myclass(object):
       ...:    message='Hello,Developer'
       ...:    def show(self):
       ...:       print(self.message)
       ...:    def __init__(self):                #构造函数
       ...:       print('Constructor is called')
       ...:        
    In [10]: inst=Myclass()       #当Myclass类实例化时，自动执行了构造函数
    Constructor is called
    In [11]: inst.show()
    Hello,Developer

析构函数：\_\_del\_\_方法被称为析构函数，在销毁(释放)对象时将调用它们。析构函数往往用来

做"清理善后"工作，如数据库链接对象可以在析构函数中释放对数据库资源的占用。

In [17]:  class Myclass1(object):
        ...:    message='Hello,Developer'
        ...:    def show(self):
        ...:       print(self.message)
        ...:    def __init__(self):
        ...:       print('Constructor is called')
        ...:    def __del__(self):
        ...:       print('Destructor is called!')    
        ...:      
    In [18]: inst1=Myclass1()        #实例化类
    Constructor is called
    In [19]: inst1.show()
    Hello,Developer
    In [20]: del inst1               #析构函数
    Destructor is called!

类的特殊属性：可以使用类的\_\_dict\_\_字典属性或内置的 dir()函数来获取类的属性。

In [27]: dir(Myclass1)      #查看类所拥有的属性和方法
    Out[27]: 
    ['__class__',
     '__del__',
     '__delattr__',
     '__dict__',
     '__dir__',
     '__doc__',
     '__eq__',
     '__format__',
     '__ge__',
     '__getattribute__',
     '__gt__',
     '__hash__',
     '__init__',
     '__init_subclass__',
     '__le__',
     '__lt__',
     '__module__',
     '__ne__',
     '__new__',
     '__reduce__',
     '__reduce_ex__',
     '__repr__',
     '__setattr__',
     '__sizeof__',
     '__str__',
     '__subclasshook__',
     '__weakref__',
     'message',
     'show']

*  实例属性(成员变量)

实例仅拥有数据属性(方法是类属性)，通常通过构造器”\_\_init\_\_”为实例提供属性；这些数据属

性独立于其他实例或者类；实例释放时，其属性也将被清除。内建函数 dir()或者实例的特殊属性

\_\_dict\_\_可用于查看实例属性。

In [31]: class Myclass2(object):
        ...:         message='Hello,Developer'            #类成员属性
        ...:         def show(self):
        ...:           print(self.message)                #实例成员变量
        ...:           print('Here is %s in %s' %(self.name,self.color))
        ...:         def __init__(self,name='unset',color='black'):
        ...:           print('Constructor is called with parms:',name,'',color)
        ...:           self.name=name
        ...:           self.color=color
        ...:            
    In [32]: Myclass2.message                #输出类变量
    Out[32]: 'Hello,Developer'
    In [33]: Myclass2.message='Hello Python' #更改类成员变量
    In [34]: Myclass2.message
    Out[34]: 'Hello Python'
    In [35]: init3=Myclass2()                #实例化类Myclass2
    Constructor is called with parms: unset  black
    In [36]: init3.message                   #访问类成员变量
    Out[36]: 'Hello Python'
    In [37]: init3.message='Hello'           #更改类成员变量
    In [39]: Myclass2.message                #可以发现，实例对象无法更改类成员对象
    Out[39]: 'Hello Python'

*  类方法中的可用变量

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-width:1px;">&nbsp; &nbsp;实例变量：指定变量名称及示例自身进行引用；self.变量名 &nbsp; &nbsp;局部变量：方法内部创建的变量，可以直接使用 &nbsp; &nbsp;类变量(静态变量)：通过指定变量名与类名进行引用；类名.变量名 &nbsp; &nbsp;全局变量：直接使用</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  类成员的修饰符

公有成员，在任何地方都能访问  
 私有成员，只有在类的内部才能方法

class C:
      classname = '公有变量'    #类的公有字段，即变量
      __classfoo = "私有变量"   #类的私有字段，使用__开头声明的变量为私有变量
      def __init__(self):
        self.name = '公有变量'    #对象的公有字段，即变量
        self.__foo = "私有变量"   #对象的私有字段，使用__开头声明的变量为私有变量

静态字段(属于类)  
 公有静态变量：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问  
 私有静态变量：仅类内部可以访问  
普通字段(属于对象)  
 公有普通变量：对象可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问  
 私有普通变量：仅类内部可以访问

In [42]: class Myclass2(object):
     ...:         message='Hello,Developer'            #类成员
     ...:         __classname='Python'
     ...:         def show(self):
     ...:           print(self.message)
     ...:           print('Here is %s in %s' %(self.name,self.color))
     ...:         def __init__(self,name='unset',color='black'):
     ...:           print('Constructor is called with parms:',name,'',color)
     ...:           self.name=name
     ...:           self.__color=color
 In [43]: inst4=Myclass2()             #实例化类
 Constructor is called with parms: unset  black
 In [44]: inst4.message                #实例化的对象可以访问类的公有变量
 Out[44]: 'Hello,Developer'
 In [45]: inst4.__classname            #实例化的对象无法访问类的私有变量
 --------------------------------------------------------------------------
 AttributeError                           Traceback (most recent call last)
 <ipython-input-45-379f39c829cf> in <module>()
 ----> 1 inst4.__classname
 In [47]: inst4.name                   #实例对象可以访问对象公有变量
 Out[47]: 'unset'
 In [48]: inst4.__color                #实例对象无法外部访问对象私有变量
 --------------------------------------------------------------------------
 AttributeError                           Traceback (most recent call last)
 <ipython-input-48-5db61d225aac> in <module>()
 ----> 1 inst4.__color
 AttributeError: 'Myclass2' object has no attribute '__color'

o 静态函数和类函数

Python中支持两种基于类名访问成员的函数：静态函数和类函数，它们的不同点是类函数有一个隐

性参数cls可以用来获取信息，而静态函数没有该参数。静态函数使用装饰器@staticmethod定义，类

函数使用装饰器@classmethod定义。

class Myclass(object):
        message='Hello,Developer'
        def show(self):
            print('self.message')
            print('Here is %s in %s !' %(self.name,self.color))
        
        @staticmethod           #定义静态函数，可以访问类成员变量
        def printMessage():
            print('print Message is called ')
            print(Myclass.message)
        
        @classmethod            #定义类函数，第一个参数必须是cls
        def creatobj(cls,name,color):
            print('Object will be created: %s(%s,%s)' %(cls.__name__,name,color))
            return cls(name,color)
        def __init__(self,name='unset',color='black'):
            print('Constructor is called with params:',name,'',color)
            self.anme=name
            self.color=color
        
        def __def__(self):
            print('Destructor is called for %s' %self.name)
            
    Myclass.printMessage()     #直接调用静态函数     
    inst=Myclass.creatobj('Toby', 'Red')  
    print(inst.message)
    
    输出结果：
      print Message is called      #静态函数输出结果
      Hello,Developer
      Object will be created: Myclass(Toby,Red)     #类函数输出结果
      Constructor is called with params: Toby  Red  #构造函数
      Hello,Developer              #print输出

三、继承与多态

类之间的继承是面向对象的设计的重要方法，通过继承可以达到简化代码和优化设计模式的目的。

Python类在定义时可以在小括号中指定基类。所有Pyhon类都是object类型的子类。

class BaseClass(object)           #父类定义
      block_class
    class SubClass(BaseClass)         #子类定义
      block_class

*  新式类与经典类

在Python中存在两种类，经典类与新式类，它们的区别在于：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>1）写法不一样<pre style="text-align:left;">class&nbsp;A:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#经典类
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;pass
class&nbsp;B(object):&nbsp;&nbsp;&nbsp;#新式类
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;pass</pre> &nbsp; Python 2.x中默认都是经典类，只有显式继承了object才是新式类&nbsp; Python 3.x中默认都是新式类，不必显式的继承object 2）在多继承中，继承搜索的顺序发生了改变,经典类多继承属性搜索顺序: 先深入继承树左侧，再&nbsp; 返回，开始找右侧;新式类多继承属性搜索顺序: 先水平搜索，然后再向上移动 3）新式类更符合OOP编程思想，统一了python中的类型机制。 &nbsp;&nbsp;新式类对象可以直接通过__class__属性获取自身类型:type&nbsp; 新式类增加了__slots__内置属性, 可以把实例属性的种类锁定到__slots__规定的范围之中&nbsp; 新式类增加了__getattribute__方法</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

class BaseA(object):
        def move(self):
            print('move called in BaseA')
            
    class BaseB(object):
        def move(self):
            print('move called in BaseB')
    class BaseC(BaseA):
        def move(self):
            print('move called in BaseC')
            
    class Sub(BaseC,BaseB):
        def move(self):
            print('move called in Sub')
    inst=Sub()
    inst.move()

在此新式类的多重继承当中，当子类继承了多了父类并且调用共有的方法时，Python解释器会选择最近的一个基类成员方法。上面的例子move()搜索顺序为Sub、BaseC、BaseA、BaseB。

*  类与实例的内建函数

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">issubclass() </td> 
 <td style="text-align:left;">布尔函数，判断一个类是否由另一个类派生。issubclass(sub,sup)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">isinstance() </td> 
 <td style="text-align:left;">布尔函数，判断一个对象是否是给定类的实例。isinstance(obj1,class_obj2)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">hasattr() </td> 
 <td style="text-align:left;">布尔函数，判断一个对象是否拥有指定的属性，hasattr(obj , ‘attr’) 同类的函数还有 getattr()、setattr()、delattr()</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">super() </td> 
 <td style="text-align:left;">在子类中找出其父类以便于调用其属性；一般情况下仅能采用非绑定方式调用祖先方法；super()可用于传入实例或类型对象，super(type[,obj ])</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

In [1]: class Person():
       ...:     def __init__(self,name):
       ...:         self.name=name
       ...:         
    In [2]: class EmailPerson(Person):
       ...:     def __init__(self,name,email):
       ...:         super.__init__(name)
       ...:         self.email=email

上例中，子类EmailPerson通过super()方法获取了父类Person的定义，子类的\_\_init\_\_()调用了

Person.\_\_init\_\_()方法。它会自动将self参数传递给父类。这样不仅可以继承父类中的定义方法，还

可以创建子类独有的属性。

*  运算符重载

在方法中拦截内置的操作——当类的实例出现在内置函数中，Python 会自动调用自定义的方法，并

且返回自定义方法的操作结果。运算符重载让类拦截常规的 Pyhton 运算：类可以重载所有表达式

运算符；类也可以重载打印、函数调用、属性点运算等内置操作；载使类实例的行为项内置类型，重

载通过提供特殊名称的类方法实现。

*  特殊方法制定类

除了\_\_init\_\_和\_\_del\_\_之外，Python 类支持许多特殊方法,特殊方法都是以双下划线开头和结尾， 有些特殊方法有默认行为，没有默认行为的是为了留到需要的时候再实现.这些特殊的方法是python

中用来扩充类的强大工具， 他们可以实现： 模拟标准类型，重载操作符特殊方法允许类通过重载标

准操作符\+,\*甚至包括下标及映射操作\[\]来模拟标准类型.

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td align="center" style="text-align:left;">方法</td> 
 <td align="center" style="text-align:left;">重载</td> 
 <td align="center" style="text-align:left;">调用</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">&nbsp;__init__</td> 
 <td style="text-align:left;">构造函数</td> 
 <td style="text-align:left;">对象建立：x=class(args)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__del__</td> 
 <td style="text-align:left;">析构函数</td> 
 <td style="text-align:left;">x对象对象</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__add__</td> 
 <td style="text-align:left;">运算符+</td> 
 <td style="text-align:left;">如果没有_iadd_,x+y，x+=y</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__or__</td> 
 <td style="text-align:left;">运算符：(位OR)</td> 
 <td style="text-align:left;">如果没有_ior_,x|y，x|=y</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__repr__，__str__</td> 
 <td style="text-align:left;">打印，转换</td> 
 <td style="text-align:left;">print(x),repr(x),str(x)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__call__</td> 
 <td style="text-align:left;">函数调用</td> 
 <td style="text-align:left;">x(*args,**kargs)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:left;">__getattr__</td> 
 <td style="text-align:left;">点运算符</td> 
 <td style="text-align:left;">x.undefined</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__setattr__</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">属性赋值语句</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x.any=value</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__delattr__</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">属性删除</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">del x.any</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__getattribute__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">属性获取</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x.any</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__getitem__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">索引运算</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x[key],x[i:j]，没有__iter__时的for循环</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__setitem__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">索引赋值运算</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x[key]=value,x[i:j]=sequence</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__delitem__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">索引和切片删除</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">del x[key],del[i:j]</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__len__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">长度</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">len(x)，如果没有__bool__真值测试</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__bool__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">布尔测试</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">bool(x)，真测试</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__lt,__gt__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">特定的比较</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x&lt;y,x&gt;y,x&lt;=y,x&gt;=y,x==y,x!=y</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__le__,__ge__ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__eq__,__ne__ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__radd__</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">右侧加法</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">other+x</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__iadd__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">实地(增强的)加法</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x+=y</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__iter__,__next__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">迭代环境</td> 
 <td colspan="1">I=iter(x),next(I)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__contains__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">成员关系测试</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">item in x</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__index__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">整数值</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">hex(x),bin(x),oct(x),o[x]</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__enter__,__exit__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">上下文管理器</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">with obj as var:</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__get__,__set__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">描述运算符</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">x.attr,x.attr=value,del x.attr</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__delete__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">删除</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">在__del__之后删除对象</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">__new__ </td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">创建</td> 
 <td colspan="1" style="text-align:left;">在__init__之前创建对象</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

转载于:https://blog.51cto.com/yinsuifeng/1912543