python 类中的那些小技巧，滚雪球第四季收尾篇

Posted 2021-10-31 梦想橡皮擦

本篇博客为你带来 python 类中的小技巧，学会就能提高效率。

魔法方法 __str__ 和 __repr__

• __str__：当出现将对象转换为字符串时，会调用这个方法。
• __repr__：

这两个方法需要对比学习，因为其功能十分类似。

class Student(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name


# 使用 print 打印类
s = Student("橡皮擦")
print(s) # <__main__.Student object at 0x0000000000547710>

上述代码使用 print 打印类，发现直接输出了类对象的内存地址。
如果在类中增加魔法方法 __str__，可以实现定制化的输出。

class Student(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return "这是一个学生类，你传递的姓名是：" + self.name


# 使用 print 打印类
s = Student("橡皮擦")
print(s)  # 这是一个学生类，你传递的姓名是：橡皮擦

__repr__ 与 __str__ 实现的效果基本一致，也是在某种情况下将对象转换为字符串。

__repr__ 出现的场景可以通过下述步骤测试（忽略异常，实例化时忘记传递参数）。

在控制台中直接调用 s 对象，即可查阅到 __repr__ 方法。
如果希望手动控制 __str__ 与 __repr__ 方法，可以通过 str() 与 repr() 函数来实现。
一般行业中使用 __repr__ 方法，实现对开发人员有意义的字符串进行输出。

如果在类中不使用 __str__ 方法，仅使用了 __repr__ 方法，那程序在运行时，会自动调用 __repr__ 方法。

浅复制与深复制

深浅复制其实都是 python 克隆对象中衍生出来的概念，浅复制只复制对象的第一层，深复制复制整个对象树，概念不容易区分，直接查看代码即可。
浅复制

my_list1 = [[1, 2, 3], ["a", "b", "c"]]
my_list2 = list(my_list1)
print(my_list2)  # 浅复制 ，输出 [[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]
my_list1.append([4, 5, 6])  # 给 my_list1 追加元素
print(my_list2)  # my_list2 没有受到影响 ， 输出 [[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]

# 但由于浅复制仅复制了第一层，如果修改 my_list1 中的元素
my_list1[0].append(666)
print(my_list2)  # my_list2 中的第一项受到了影响，输出 [[1, 2, 3, 666], ['a', 'b', 'c']]

如果进行深复制，那两个对象会完全独立，深复制使用 copy 模块的 deepcopy() 实现。

from copy import deepcopy

my_list1 = [[1, 2, 3], ["a", "b", "c"]]
my_list2 = deepcopy(my_list1)
print(my_list2)  # 深复制 ，输出 [[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]
my_list1.append([4, 5, 6])  # 给 my_list1 追加元素
print(my_list2)  # my_list2 没有受到影响 ， 输出 [[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]

my_list1[0].append(666)  # 深复制仅复制整个对象数，如果修改 my_list1 中的元素
print(my_list2)  # my_list2 不会受到影响，输出 [[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]

copy 模块中的 copy 方法是浅复制。

使用 namedtuple 定义类

namedtuple 与普通的元组一样，是不可变数据类型，一般称作具有名称的元组，它其中的元素可以通过唯一的标志符访问，不使用整数索引，也可以用它定义类，具体实现如下：

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

其中 namedtuple 函数的第一个参数表示 新创建类的名称，第二个参数是 类中的属性名称，可以用列表，也可以用字符串，但不同属性之间需要用空格隔开。

使用 Student 创建一个对象，代码如下所示：

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

s1 = Student("橡皮擦", 18)
print(s1.name)
print(s1.age)
print(s1) # Student(name='橡皮擦', age=18)，可以看到其自动重写了 `__str__` 方法
print(s1.__doc__) # Student(name, age)

由于元组是不可变的，所以对象初始化之后，不可以在进行修改。

s1.name = "擦姐" # 报错：AttributeError: can't set attribute

namedtuple 内部是由 python 类进行实现的，所以其创建的类可以被继承。

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

class MidStudent(Student):
    def run(self):
        print(self.name,"gogogo")

s2 = MidStudent("橡皮擦", 18)
print(s2)
s2.run()

namedtuple 类具有的特殊属性和方法
_fields：获取类字段：

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

class MidStudent(Student):
    def run(self):
        print(self.name,"gogogo")

s2 = MidStudent("橡皮擦", 18)
print(s2._fields) # 输出 ('name', 'age')

_asdict：将 namedtuple 对象以字典形式返回：

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

class MidStudent(Student):
    def run(self):
        print(self.name,"gogogo")

s2 = MidStudent("橡皮擦", 18)
print(s2._asdict()) # OrderedDict([('name', '橡皮擦'), ('age', 18)])

_replace：替换元组中的一些属性值，并返回一个浅复制对象

from collections import namedtuple

Student = namedtuple('Student', ["name", "age"])

class MidStudent(Student):
    def run(self):
        print(self.name,"gogogo")

s2 = MidStudent("橡皮擦", 18)
print(s2._replace(name="擦姐")) # MidStudent(name='擦姐', age=18)

类变量与实例变量，类方法与实例方法

类变量与实例变量
这两个概念需要对比着进行学习，先说概念：

• 类变量，在类定义中进行声明，不在任何一个类方法内，修改类变量会影响到所有实例；
• 实例变量，绑定到具体的对象实例上，各个实例之间不相关。

下面演示一下二者出现的位置。

class Student():
    school_name = "实验小学"  # 类变量

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例变量

    def run(self):
        print(self.name, "在跑步")


s1 = Student("橡皮擦")
s1.age = 18  # 实例变量

上述代码在两个位置使用了 实例变量，在一个位置使用了 类变量，如果想要访问上述变量，使用下述代码：

print(s1.name, s1.age)  # 访问实例变量
print(s1.school_name)  # 访问类变量
print(Student.school_name)  # 访问类变量

使用对象实例或者类名都可以访问到类变量，但是不能通过类名访问实例变量：

# 错误的演示
print(Student.name) # 异常

接下来假设s2 小明转学了，那代码进行下述修改。

s1 = Student("橡皮擦")
s2 = Student("小明")

s2.school_name = "科技小学"  # 小明转学

print(s1.school_name)  # 橡皮擦的学校没有变
print(Student.school_name) # 类变量也没有变

此时问题出现了，通过修改 s2 对象的 school_name，将其进行了重新赋值操作，但是并没有影响到 Student 类的类变量，这与刚才提及的，修改类变量会影响到所有实例 产生了矛盾，原因是，s2.school_name 表示的创建一个 实例变量，只是该实例变量恰好覆盖了类变量。

如果希望小学改名，需要编写如下代码：

class Student():
    school_name = "实验小学"  # 类变量

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例变量

    def run(self):
        print(self.name, "在跑步")


s1 = Student("橡皮擦")
s2 = Student("小明")

Student.school_name = "科技小学"

print(s1.school_name)
print(s2.school_name)

在实际编码过程中，经常会出现创建一个 实例变量，因为与类变量同名的原因，导致覆盖类变量的场景，需要特别注意下。

类方法与实例方法，在增加静态方法
首先创建一个类，这个类包含上述 3 种方法。

class Student(object):
    # 普通方法，实例方法
    def func(self):
        print("我是实例方法")

    @classmethod
    def cls_func(cls):
        print("我是类方法")

    @staticmethod
    def sta_func():
        print("我是静态方法")

在编码过程中，最常出现的就是实例方法，该方法必须具备一个 self 参数，用于表示实例对象，如果希望访问类，可以用 self.__class__ 实现对类内部状态的修改。

使用装饰器 @classmethod，可以将一个普通方法转换为类方法，类方法不需要 self 参数，而需要 cls 参数用于指向类自己。

静态方法需要使用装饰器 @staticmethod 进行修饰，它不需要设置 self 和 cls，但可以设置任意其它参数。

普通的实例方法被调用时，使用如下代码：

s = Student()
s.func() # 调用普通方法

上述写法其实也是 python 提供的语法糖，python 自动将对象名 s 替换到了 func 方法的参数 self 位置，如果不使用语法糖，使用下述代码进行实例方法的调用。

s = Student()
Student.func(s) # 给 Student 类的 func 方法传递参数 s

类方法的调用，需要使用类名.方法名()

Student.cls_func()

静态方法的调用，可以使用类名.方法名()，也可以使用对象名.方法名()

s = Student()
s.sta_func()
Student.sta_func()

但需要注意的是，静态方法既不能访问实例对象，也不能访问类，它仅仅是属于某个类的名称空间。

写在后面

第四季滚雪球学 Python 收工啦！

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