[Python]-8-对象与类(下)

Posted 2021-09-13 海

引言

这篇文章介绍Python如何将函数与数据整合成类，并通过一个对象名称来访问它们。

文章目录

0×9.类的多重继承
0×10.定制类
0×11.枚举类
0×12.动态类

0×9.类的多重继承

python中的类提供了多重继承的功能，比如C类可以继承B类同时又能继承A类，C类能够使用B和A类所有属性和方法，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def _Print_website(self):
        print("www.qingsword.com")
########
class B(object):
    def _Print_HelloWorld(self):
        print("Hello World")
########
#多重继承只需要在子类括号中用逗号分隔需要继承的类即可
class C(A,B):
    def __init__(self):
        self.name="qingsword"

#因为C类同时继承了A和B类，所以它的实例可以使用A和B类所有方法和属性
x=C()
x._Print_website()
x._Print_HelloWorld()
print(x.name)

#程序输出
www.qingsword.com
Hello World
qingsword

0×10.定制类

当我们实例化一个类对象后，使用print打印这个类对象，往往会打印出一个类名称和内存地址，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A:
    #--------
    def __init__(self,name="qingsword"):
        self.name=name

x=A("www.qingsword.com")
print(x)

#程序输出
<__main__.A object at 0x7f41d6039f28>

为了让打印输出更加的友好，python提供了两个函数__str__和__repr__，前者可以让print打印一个对象时，输出这个函数下定制的返回信息；后者是在调试过程中让调试程序（IDLE提示符环境等）在直接输入对象时，能够打印出我们定制的信息，这两者通常写入相同的返回信息，例如，将上面的实例更改如下：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A:
    #--------
    def __init__(self,name="qingsword"):
        self.name=name
    #--------
    def __str__(self):
        """定制对象返回信息"""
        return "Class A Object self.name=%s"%self.name
    #直接让repr函数等于str
    __repr__=__str__

x=A("www.qingsword.com")
print(x)

#程序输出
Class A Object self.name=www.qingsword.com

除了定制对象的输出信息外，如果一个类要用作for循环，Python提供了一个__iter__方法，该方法返回一个迭代对象，可使用for循环迭代这个对象，for会不断调用该对象的__next__()方法拿到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误（或break）退出循环，可以将一个类定制成可迭代类，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class Fib(object):
    #--------
    def __init__(self):
        self.a,self.b=0,1
    #实例本身就是迭代对象，所以iter函数返回自己
    def __iter__(self):
        return self
    #如果对象中的a属性值大于20，就停止循环，否则返回每次循环中得到的a值
    def __next__(self):
        self.a,self.b=self.b,self.a+self.b
        if self.a>20:
            raise StopIteration()
        return self.a

x=Fib()
for y in x:
    print(y)

#这是一个斐波拉契迭代类，程序输出如下
1
1
2
3
5
8
13

#如果删除类中的self.a>20的判断，可以将for循环更改成
for y in x:
    #可以手动指定一个迭代范围
    if y<20:
        print(y)
    else:
        break

上面的可迭代类看起来更像是一个生成器，但现在我们还无法像列表那样使用一个索引来取得单个值，为此python提供了一个__getitem__方法，用于实现取得单个值的类，修改上面的程序如下：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class Fib(object):
    #根据输入的n，返回x的值
    def __getitem__(self,n):
        #x和y只是函数中的一个局部变量，每次调用函数，都会被重新设置成1
        x,y=1,1
        while n>0:
            x,y=y,x+y
            n-=1
        return x
         
x=Fib()
print(x[2])
print(x[12])

#程序输出
2
233

如果想要给这个类添加一个切片功能，可以修改上面的代码如下：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class Fib(object):
    def __getitem__(self,n):
        #判断传入的是一个分片类型还是一个索引值
        if isinstance(n,int):
            x,y=1,1
            while n>0:
                x,y=y,x+y
                n-=1
            return x
        elif isinstance(n,slice):
            #获取分片的起始值
            start=n.start
            stop=n.stop
            if start is None:
                start=0
            x,y=1,1
            L=[]
            for a in range(stop):
                if a>=start:
                    L.append(x)
                x,y=y,x+y
            return L
         
x=Fib()
print(x[12])
print(x[:12])
print(x[6:12])

#程序输出
233
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144]
[13, 21, 34, 55, 89, 144]

上面这个简单的分片器并没有对负数和分片步长做处理，仅仅是提供一个思路，告诉大家，通过这种定制函数，可以将一个类定制成任何数据类型，可以是列表字典元组等等。

通常情况下，我们调用一个对象的某个属性和方法时，如果这个属性和方法不存在，就会报错，如下所示：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def __init__(self):
        self._path=""

x=A()
#调用_path没有问题
print(x._path)
#但调用一个不存在的sub属性就会报错，提示sub属性不存在
print(x.sub)

python提供了一个__getattr__函数，它接收一个不存在的属性或方法名称，然后返回一个我们设定的值，如果我们没有定义返回值，它将返回一个None，这比直接抛出一个错误要友好的多，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def __init__(self):
        self._path=""
    def __getattr__(self,attr):
        if attr=="blog":
            return "www.qingsword.com"
        elif attr=="doit":
            return "ok"
        #一个函数返回值
        elif attr=="age":
            return lambda :23

x=A()
print(x.blog)
print(x.doit)
print(x.age())
print(x.nothing)

#程序输出
www.qingsword.com
ok
23
None

请注意__getattr__函数只有当类中没有定义这些属性值时才接收他们，并且根据我们自己的判断返回值，如果类中有这些属性或方法，则会优先使用它们，另外，如果这个函数接收到了一个没有定义返回值的名称，默认返回None，除非手动抛出一个AttributeError，比如，在if的末尾添加下面的代码，再次运行就会抛出一个异常，提示nothing不存在：

else:
raise AttributeError("错误的属性或方法名:%s"%attr)  

__getattr__最常见的应用就是链式调用，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def __init__(self,path=""):
        self._path=path
        print(\'self._path is %s\' % self._path)
    def __getattr__(self,attr):
        return A("%s/%s"%(self._path,attr))
    def __str__(self):
        return self._path
    __repr__=__str__

x=A()
print(x.www.qingsword.com)

#程序输出
#x=A()初始化时的输出
self._path is
#x.www时因为没有www属性，调用了__getattr__函数，并且传递了一个www，然后递归调用A，这一步相当于A("/www")
self._path is /www
#x.www.qingsword会再次激活__getattr__函数，因为www并没有qingsword属性，以此类推
self._path is /www/qingsword
self._path is /www/qingsword/com
/www/qingsword/com

我们在实例化一个对象的时候，可以通过"对象名.属性名"来使用其中的属性，或者通过"对象名.方法名()"来调用其中的方法，除此之外，python提供了一个__call__函数，这个函数允许对象调用自身，请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def __init__(self,name="qingsword"):
        self.name=name
    def __call__(self):
        print("My name is %s"%self.name)

x=A()
#直接调用对象自身，就相当于执行了对象内的__call__函数，就好像x本身是一个函数而不是类对象一样
x()  #输出"My name is qingsword"

#我们可以通过callable()函数来判断一个对象是否可调用，这个函数返回一个布尔值，如果我们注释掉A类中的call函数，那么下面的第一句就会返回False，大家可以尝试一下
print(callable(x))  #True
print(callable(str))  #True
print(callable([1,2,3]))  #False

0×11.枚举类

Python3.0之后，提供了一个枚举类型，弥补了Python2没有枚举的不足，首先来看一个简单的枚举实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
#导入枚举模块
from enum import Enum

#定义一个枚举变量m
m = Enum(\'Month\', (\'Jan\', \'Feb\', \'Mar\', \'Apr\', \'May\', \'Jun\', \'Jul\', \'Aug\', \'Sep\', \'Oct\', \'Nov\', \'Dec\'))

#使用不同的方法获取枚举中的名称和值，和列表不同，枚举的索引是从1开始的
print(m(1))  #Month.Jan
print(m.Mar)  #Month.Mar
print(m["Oct"])  #Month.Oct
print(m.Mar.value)  #3

#打印出枚举中所有的名称
x=len(m.__members__) #获得枚举个数
for i in range(1,x+1):
    print(m(i))

#程序输出
Month.Jan
Month.Feb
Month.Mar
Month.Apr
Month.May
Month.Jun
Month.Jul
Month.Aug
Month.Sep
Month.Oct
Month.Nov
Month.Dec

#获取枚举成员名称和全名，m.__members__.items()会将枚举分割成一个列表，每个元素都为一个元组，每个元组中又包含一个字符串和一个字典类型，分割后的列表大概是这个样子[("Jan",<Month.Jan:1>),("Feb",<Month.Feb:2>)....]，然后使用name接收第一个参数（Jan），member接收第二个参数（<Month.Jan:1>），member可以访问键，用member.value可以访问值
for name, member in m.__members__.items():
    print(name,\'=>\',member,\',\',member.value)

#程序输出
Jan => Month.Jan , 1
Feb => Month.Feb , 2
Mar => Month.Mar , 3
Apr => Month.Apr , 4
May => Month.May , 5
Jun => Month.Jun , 6
Jul => Month.Jul , 7
Aug => Month.Aug , 8
Sep => Month.Sep , 9
Oct => Month.Oct , 10
Nov => Month.Nov , 11
Dec => Month.Dec , 12

了解了枚举的创建和访问方法后，再来看看枚举类的创建方法：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
from enum import Enum,unique
@unique  #unique装饰器可以确保枚举中没有重复值
class Week(Enum):
    """继承枚举类，可以指定每个名称的值"""
    Sun=0 #将起始索引设定成0
    Mon=1
    Tue=2
    Wed=3
    Thu=4
    Fri=5
    Sat=6

#访问方法同枚举
print(Week(0))
print(Week.Sat.value)
print(Week["Thu"])

#程序输出
Week.Sun
6
Week.Thu

在Python3中，枚举类经常用于定义常量，因为枚举中每个名称对应的值是不可变的，例如：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
from enum import Enum,unique
@unique
class const(Enum):
    """常量枚举类"""
    website="www.qingsword.com"
    author="qingsword"
    pi=3.1415

print(const.website.value)
print(const("qingsword"))
print(const["pi"].value)

#程序输出
www.qingsword.com
const.author
3.1415

0×12.动态类

动态语言和静态语言在创建类的时候也有所不同，动态语言类的创建是在程序执行后才依次执行类中的语句，动态化创建一个类，而静态语言是在编译时就已经创建了这些类；我们在使用type判断一个类的类型时，往往看到类的类型是type，这又与动态类的创建有什么关系呢？请看下面的实例：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
########
class A(object):
    def Website(self):
        print("www.qingsword.com")

x=A()
print(type(A))
print(type(x))

#程序输出，从输出中可以看到，x是A类的一个实例，但A类本身却是一个class type
<class \'type\'>
<class \'__main__.A\'>

实际上type方法不仅可以判断对象的类型，python还可以使用它来动态创建类，而使用type动态创建的类与直接使用class创建的类效果是一样的，这就是为什么上面type判断A类的类型是class type的原因，实际上两者可以看做同一种类型，下面的实例演示了如何通过type动态创建一个类：

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8
def Website(self):
    print("www.qingsword.com")
def SayHello(self,name="qingsword"):
    print("Hello %s"%name)
#B指向一个Type动态创建的类，所以B就代表这个类(A)本身
#type的语法：
#type("类名",(继承类列表,...),dict(类方法名=绑定的方法名,...))
#使用这种方法我们就可以动态的将外部的方法绑定到一个类中，从而在运行时创建一个类
B=type("A",(object,),dict(web=Website,hello=SayHello))
x=B()
print(x)
print(type(B))
x.web()
x.hello("xxx")

#程序输出
<__main__.A object at 0x7f7d70821048>
<class \'type\'>
www.qingsword.com
Hello xxx