python3之面向对象

Posted 2020-10-19 Py.qi

1、面向对象术语

• 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。
• 类属性（类变量）：类属性在整个实例化的对象中是公用的。类属性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。
• 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。

2、类定义

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。

class test(object):   #定义一个类，在3.5中必须指定基类object
    i = 123       #类变量
    def func(self):   #类方法
        print(‘第一个类‘)
        return ‘hell python‘

s = test()     #通过类实例化对象
str = s.func()   #对象调用类方法
print(test.i)   #通过类名调用类变量
print(str)    #类返回值

#output
第一个类
123
hell python

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和方法；实例化类后可以使用其属性，也可以动态的为实例对象添加属性而不影响类对象。

可以使用点（.）来访问对象的属性，也可以使用函数的方式来访问属性：

class A(object):
    def __init__(self,x):
        self.x = x
    def static_func(y=5):
        print(y)


d = A(10)    #类实例化对象
print(getattr(d,‘x‘))  #getattr访问对象的属性
print(hasattr(d,‘x‘))  #hasattr检查对象属性是否存在
print(setattr(d,‘y‘,‘zhang‘))   #设置对象的属性，如果属性不存在则创建新属性
print(d.y)  #打印实例对象属性值
delattr(d,‘y‘)   #defattr删除对象属性
print(hasattr(d,‘x‘))

#output
10
True
None
zhang
True

python3内置类属性：

__dict__：类的属性（包含一个字典，由类的数据属性组成）

__doc__：类的文档字符串

__name__：类名

__module__：类定义所在的模块（类的全名是‘__main__.className’，如果类位于一个导入模块mymod中，那么className.__module__等于mymod）

__bases__：类的所有父类构成元素（包含了以上所有父类组成的元组）

class myclass(object):
    class_n = ‘foo‘
    def __init__(self,x,y,z):
        self.x = x
        self.y = y
        self.z = z
    def func_class(self):
        print(‘out:‘,self.x,self.y,self.z)

t = myclass(‘10‘,‘20‘,‘50‘)
t.func_class()   #调用实例方法

print(‘__dict__：‘,myclass.__dict__)   #返回类的属性
print(‘__dict__：‘,t.__dict__)   #返回实例属性
print(‘__name__:‘,myclass.__name__)  #返回类名
print(‘__doc__:‘,myclass.__doc__)   
print(‘__module__:‘,myclass.__module__)  #返回类属在的模块
print(‘__mro__:‘,myclass.__mro__)   
print(‘__bases__:‘,myclass.__bases__)  #返回类对象


#output
out: 10 20 50
__dict__： {‘__init__‘: <function myclass.__init__ at 0x0000004249F0F378>, ‘__doc__‘: None, ‘func_class‘: <function myclass.func_class at 0x0000004249F0F400>, ‘class_n‘: ‘foo‘, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘myclass‘ objects>, ‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘myclass‘ objects>}
__dict__： {‘x‘: ‘10‘, ‘z‘: ‘50‘, ‘y‘: ‘20‘}
__name__: myclass
__doc__: None
__module__: __main__
__mro__: (<class ‘__main__.myclass‘>, <class ‘object‘>)
__bases__: (<class ‘object‘>,)

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

__init__()方法是一种特殊的方法，被称为类的构造函数或初始化方法，当创建了这个类的实例时就会调用该方法，类定义了__init__()方法后，类的实例化操作会自动调用__init__()方法，__init__()可以由参数，会传递到类的实例化操作上。

self代表类的实例，而非类本身，在类的内部，使用def关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含self，且为第一个参数，self代表的是类的实例。

class test(object):
    def __init__(self,name,age,salary):  #初始化类属性
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary   #实例化对象会将类初始化到实例对象上

    def buygo(self):
        print(‘%s的工资是%s元‘ %(self.name,self.salary))  #调用类属性

#通过类实例化对象
zhansan = test(‘zhansan‘,20,8888)
lisi = test(‘lisi‘,22,6000)
#调用类方法
zhansan.buygo()
lisi.buygo()


#output：
#zhansan的工资是8888元
#lisi的工资是6000元

class test1(object):
    a = 10
    b = 20
    def get(self):
        print(‘取幂：‘,self.a.__pow__(self.b))
        print(‘求余数：‘,self.b.__mod__(self.a))
        print(‘乘：‘,self.b.__mul__(self.a))
        print(‘减：‘,self.b.__sub__(self.a))
        print(‘加：‘,self.b.__add__(self.a))
        print(‘输出:‘,self.b.__repr__())

d = test1()
d.get()

#output
取幂： 100000000000000000000
求余数： 0
乘： 200
减： 10
加： 30
输出: 20

实例方法，类方法，静态方法，类属性，实例属性：

#实例方法，就是类的实例能够使用的方法
class myclass(object):
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def instancefunc(self):
        print(‘调用实例方法%s‘%self.name)


if __name__ == "__main__":
    inst = myclass(‘zhangsan‘)   #通过类创建实例
    inst.instancefunc()   #实例使用实例方法
    myclass.instancefunc(inst)  #类使用实例方法，需要传递实例参数

#类方法是将类本身作为对象进行操作的方法，类方法使用@classmethod装
#饰器定义，其第一个参数是类，约定为cls，也可以自己定义，类对象和实例
#都可以调用类方法，类方法只能调用类属性，不能调用实例属性。

class A(object):
    number = 10   #定义类属性
    def __init__(self,name):   #初始化类属性
        self.name = name
    def car(self):   #定义实例方法
        print(‘实例方法:%s‘%self.name)
    @classmethod   #定义类方法
    def cat(cls):  
        print(‘类方法:%s‘%cls.number)  #此处不能调用类属性name，只能调用类属性number

d = A(‘sb‘)
d.car()   #实例调用实例方法
d.cat()  #实例调用类方法
A.cat()  #类调用类方法

#output
实例方法:sb
类方法:10
类方法:10

#静态方法是一种普通函数，就位于类定义的命名空间中，它不会对任何实例类
#型进行操作。使用装饰器@staticmethod定义静态方法。类对象和实例都可
#以调用静态方法,静态方法不能调用类属性和实例属性，但可以调用传参。

class A(object):
    number = 10
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def car(self):
        print(‘实例方法:%s‘%self.name)
    @staticmethod   #定义静态方法
    def cat(x,y):    #定义调用传参
        print(‘静态方法:%s‘%(x*y))

d = A(‘sb‘)   #实例化类
d.car()   #实例方法
d.cat(5,4)   #实例调用静态方法
A.cat(6,3)   #类调用静态方法

#output
实例方法:sb
静态方法:20
静态方法:18

#类属性与实例属性在实例方法，类方法，静态方法中的调用关系
class A(object):
    number = 10   #定义类属性
    def __init__(self,name):
        self.name = name   #实例属性
    def car(self):  #实例方法可以调用类属性和实例属性
        print(‘实例方法:%s[%s]‘%(self.name,self.number))
    @classmethod
    def cae(cls):   #类方法只能调用类属性
        print(‘类方法:%s‘%cls.number)

    @staticmethod
    def cat(x,y):   #静态方法不能调用类属性和实例属性
        print(‘静态方法:%s‘%(x*y))

d = A(‘sb‘)
d.car()
A.car(d)
d.cae()  #实例调用方法
A.cae()  #类调用方法
d.cat(5,4)
A.cat(6,3)

#output
实例方法:sb[10]
实例方法:sb[10]
类方法:10
类方法:10
静态方法:20
静态方法:18

3、类的封装

封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。

封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。

python通过变量名命名来区分属性和方法的访问权限，默认权限相当于c++和java中的public

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 self.__private_methods

class myclass(object):
    def __init__(self,name,age):  #构造方法，根据类创建对象时自动执行
        self.name = name
        self.age = age
    def func(self):
        print(‘%s今年%s‘%(self.name,self.age))

#根据类创建对象，会自动执行类的__init__方法
obj1 = myclass(‘zs‘,18)  #会将zs和18分别封装到类的self的name和age属性中
obj2 = myclass(‘ls‘,20)

print(obj1.name,obj1.age) #直接调用obj1对象的属性
print(obj2.name,obj2.age)

obj1.func() #默认会将obj1传递给self参数，即：obj1.func(obj1),所以此方法的内部self=obj1,self.name是zs
obj2.func()

#output
zs 18
ls 20
zs今年18
ls今年20

class fater(object):
    __name = ‘私有属性‘
    age = "公有属性"
    def func(self):
        print(self.age)
        print(self.__name)
    def __foo(self):   #定义私有方法
        print(self.__name)
class son(fater):
    def show(self):
        print(fater.age)
        #print(fater.__name)

print(fater.age)    
print(‘----------------‘)

obj1 = fater()
obj1.func()
print(‘----------------‘)
#obj1.__foo()   #直接调用会报错，只有通过"_类名__方法"的形式调用
obj1._fater__foo()  #调用私有方法
print(obj1.age)
#print(obj1.__name)  #直接调用会报错，通过“_类名__属性”方法调用
print(obj1._fater__name)  #调用私有属性

print(‘-------son----‘)
obj2 = son()
obj2.show()  #调用父类属性
obj2.func()
obj2.__foo()  #调用父类方法错误
obj2._fater__foo()  #正确调用父类方法

#output
公有属性
----------------
func: 公有属性
func: 私有属性
----------------
__foo: 私有属性
公有属性
私有属性
-------son----
show: 公有属性
func: 公有属性
func: 私有属性
__foo: 私有属性

4、类继承

继承是面向对象的重要特征之一，继承是两个类或者多个类之间的父子关系，子类继承了父类的所有公有实例变量和方法。
继承实现了代码的重用。重用已经存在的数据和行为，减少代码的重新编写。
python在类名后用一对圆括号表示继承关系，括号中的类表示父类或基类

#经典类和新式类的区别：当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。
class old:   #经典类写法
    pass


class new(object):  #新式类写法
    pass

在python中类继承的特点：

1：在继承中基类的构造（__init__()方法）不会被自动调用，它需要在其派生类的构造中亲自专门调用。使用super().__init__()或parentClassName.__init__()

2：在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数

3：Python总是首先查找对应类型的方法，如果它不能在派生类中找到对应的方法，它才开始到基类中逐个查找。（先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找）。

如果在继承元组中列了一个以上的类，那么它就被称作"多重继承" 。

class test(object):   #定义父类
    def __init__(self,name,age,salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary

    def buygo(self):
        print(‘%s[%s]岁就有%s元的工资了‘ %(self.name,self.age,self.salary))

class test_student(test):   #调用父类
    def __init__(self,name,age,salary,nb):  
        test.__init__(self,name,age,salary)  #重写父类构造方法
        self.nb = nb
    def buygo(self):   #覆写类方法
        print(‘%s[%s]岁就有%s元的工资了,很%s‘ %(self.name,self.age,self.salary,self.nb))


#通过类实例化对象
zhansan = test_student(‘zhansan‘,20,8888,‘牛逼哦‘)
lisi = test_student(‘lisi‘,22,6000,‘得瑟吧‘)

zhansan.buygo()
lisi.buygo()

#output：
zhansan[20]岁就有8888元的工资了,很牛逼哦
lisi[22]岁就有6000元的工资了,很得瑟吧

如果父类中的方法名相同于子类中的方法名，子类方法将覆盖父类方法。

多继承的优先级顺序是：在新式类中是从左往右查找，找到即停止；而经典类是深度查找的从左到右如：A(B,C),B(D)，那么顺序是A->B->D->C

5、多态

多态依赖于继承，多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证继承类中实例的某个属性或方法的调用，实现了接口的重用。class A(object):    def __init__(self):

        self.name = ‘ZHANGSAN‘
    def show(self):
        print(‘A.show:‘,self.name)
class B(A):
    def show(self):
        print(‘show_b：‘,self.name)
class C(A):
    def show(self):
        print(‘show_c:‘,self.name)

def func(obj):   #定义函数，传递对象
    obj.show()   #通过类实例对象调用类下的方法

A_obj = A()
B_obj = B()
C_obj = C()

func(A_obj)
func(B_obj)
func(C_obj)

#output

A.show: ZHANGSAN
show_b： ZHANGSAN
show_c: ZHANGSAN

6、总结

• 面向对象的知识总计如下：
• 面向对象时一个编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用
• 类是一个模版，模版中包装了多个‘函数’供使用
• 对象根据模块创建实例，实例可以调用被包装在类中的函数
• 继承实现了多个类直接的方法属性调用，减少代码的重用性
• 多态在继承的基础上解决了方法调用的重用，而不被子类给覆盖。
• 面向对象的三大特性：封装、继承和多态