Python3 面向对象

Posted 2020-11-20

Python3 面向对象

python是一门面向对象语言，在python中有一句话：一切都是对象

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面向对象简介

• 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。
• 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量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（例图，Dog是一个Animal）。
  • 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。

    类的定义

    语法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

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。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。
属性引用语法：obj.name
对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名

#!/usr/bin/python3
class People:
    """一个人类"""
    def __init__(self, name, age):    # 类的初始化方法，实例化的时候首先调用的方法，前后双下划线的方法都是特殊方法
        self.name = name              # 类的属性，也是特点、特征
        self.age = age

    def walk(self):                  # 普能方法
        """人类会走路"""
        print(f‘{self.name} is walking‘)
# 实例化
p = People(‘yhyang‘, 18)
# 访问类的属性和方法
print(f‘我的名字是：{p.name}，我今年{p.age}岁‘)
p.walk()
输出：
我的名字是：yhyang，我今年18岁
yhyang is walking

注：上例中，init() 是类的初始化方法，用于初始化类中的属性和方法。

• self代表类的实例，而非类
• 类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。
• self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。

  类的方法

  类地内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是类的实例。
  示例代码：

#!/usr/bin/python3
class People:
    """一个人类"""
    def __init__(self, name, age):    # 类的初始化方法，实例化的时候首先调用的方法，前后双下划线的方法都是特殊方法
        self.name = name              # 类的属性，也是特点、特征
        self.age = age

    def walk(self):                  # 普能方法
        """人类会走路"""
        print(f‘{self.name} is walking‘)
# 实例化
p = People(‘yhyang‘, 18)
# 访问类的方法
p.walk()
输出：
yhyang is walking

类中的变量

• 私有变量：__name，不能被继承
• 内部变量：_开头
• 通过方法修改私有数据，对数据进行保护
  示例代码：

#!/usr/bin/python3
class Car:
    name = ‘xxx‘                                      # 类的属性
    def __init__(self, brand, price, wheels, power):
        self._brand = brand
        self.price = price
        self.wheels = wheels
        self.power = power
        self.__speed = 0

    def run(self, action):
        print(f‘{self.brand} is running‘)
        if action == ‘1‘:
            self.__speed += 1 * 10                          # 修改私有变量
            print(‘当前速度是：{} km/h‘.format(self.__speed))

    def start(self):
        print(f‘{self.brand} is on‘)

    @property
    def speed(self):                                       # 只读，getter方法
        return self.__speed

    @property
    def brand(self):
        return self._brand

    @brand.setter                                          # 添加setter方法，可以被赋值
    def brand(self, brand):
        if not isinstance(brand, str):
            raise TypeError(‘牌子是字符串类型‘)            # raise 抛出异常
        self._brand = brand                                # 可以对属性操作，提前判断

    @property                                              # 把下边的函数变成了属性，可以直接用 实例名.info 这样调用
    def info(self):
        return f‘{self.brand}: {self.price}‘

# 实例化
auto = Car(‘auto‘, 30000, 4, ‘oil‘)
auto.run(‘1‘)                                           # 调用run()方法，修改私有变量
auto.info                                                 # 以访问属性的方式访问info()方法
auto.brand = ‘audiA8‘    # 此处的brand不是属性，而是下边的@brand.setter处定义的brand方法
auto.brand
tesla = Car(‘Tesla‘, 100000, 4, ‘electric‘)
tesla.run(‘1‘)
tesla.price = 999999        # 此处是类对象的属性
tesla.price
tesla.name
Car.name
auto.country = ‘China‘  # 在类的对象中动态的新声明一个属性，原类之中不存在
auto.country

输出：
auto is running
当前速度是：10 km/h
‘auto: 30000‘
‘audiA8‘
Tesla is running
当前速度是：10 km/h
999999
‘xxx‘
‘xxx‘
‘China‘

特殊方法

• init: 把各种属性都绑定到self
• slots:限制实例的动态属性，减少内存消耗，类型为tuple
• str:对象的说明文字
• eq: 比较对象是否相等

• classmethod 与 staticmethod ；classmethod 会把类本身作为第一个参数传入
  示例代码1：

  #!/usr/bin/python3
  class Computer:
  __slots__ =(‘__name‘, ‘mem‘, ‘cpu‘)  # 为节省资源，不允许实例对象随意添加属性
  def __init__(self, name, mem, cpu):
      self.__name = name
      self.mem = mem
      self.cpu = cpu
  
  def play(self, game=‘qq games‘):
      print(‘play‘,game)
  # 实例化
  pc2 = Computer(‘admin‘, ‘8G‘, ‘8核‘)
  pc2.mem
  pc2.ssd = ‘ssd‘  # 此处会报错，类中用了__slots__所以不能随意添加
  输出：
  ‘8G‘
  AttributeError: ‘Computer‘ object has no attribute ‘ssd‘

  示例代码2：

  #!/usr/bin/python3
  class Computer:
  __slots__ =(‘_name‘, ‘mem‘, ‘cpu‘)  # 为节省资源，不允许实例对象随意添加属性
  def __init__(self, name, mem, cpu):
      self._name = name
      self.mem = mem
      self.cpu = cpu
  
  def play(self, game=‘qq games‘):
      print(‘play‘,game)
  
  def __str__(self):                 # 当print(对象)时，自动调用此方法
      return f‘{self._name}:{self.mem}-{self.cpu}‘
  # 实例化
  pc3 = Computer(‘admin‘, ‘8G‘,‘8核‘)
  print(pc3)                       # 直接打印对象
  输出：
  admin:8G-8核

  示例代码3：

  #!/usr/bin/python3
  class Computer:
  __slots__ =(‘_name‘, ‘mem‘, ‘cpu‘)  # 为节省资源，不允许实例对象随意添加属性
  def __init__(self, name, mem, cpu):
      self._name = name
      self.mem = mem
      self.cpu = cpu
  
  def play(self, game=‘qq games‘):
      print(‘play‘,game)
  
  def __str__(self):                 # 当print(对象)时，自动调用此方法
      return f‘{self._name}:{self.mem}-{self.cpu}‘
  
  def __eq__(self,other):              # 对象A == 对象B 时调用
      return self.cpu == other.cpu
  # 实例化
  pc2 = Computer(‘admin‘,‘8G‘,‘8核‘)
  pc3 = Computer(‘admin‘,‘4G‘,‘8核‘)
  pc2 == pc3                               # 调用__eq__方法，认为cpu相等即为两个对象相等
  输出：
  True

  示例代码4：

  #!/usr/bin/python3
  class Computer:
  __slots__ =(‘_name‘, ‘mem‘, ‘cpu‘)  # 为节省资源，不允许实例对象随意添加属性
  def __init__(self, name, mem, cpu):
      self._name = name
      self.mem = mem
      self.cpu = cpu
  
  def play(self, game=‘qq games‘):
      print(‘play‘,game)
  
  def __str__(self):                 # 当print(对象)时，自动调用此方法
      return f‘{self._name}:{self.mem}-{self.cpu}‘
  
  def __eq__(self,other):              # 对象A == 对象B 时调用
      return self.cpu == other.cpu
  
  @classmethod
  def new_pc(cls, info):            #cls 相当于类本身，通过 类名.new_pc（‘参数’）来直接生成实例，而不调用__init__
      "从字符串直接产生新的实例"
      name, mem, cpu = info.split(‘-‘)  # 传参时用-连接三个参数
      return cls(name, mem, cpu)
  # 使用classmethod建立新对象
  pc666 = Computer.new_pc(‘yhyang-16G-8eeeee核‘)
  print(pc666)
  输出：
  yhyang:16G-8核

  示例代码5：

  #!/usr/bin/python3
  class Computer:
  __slots__ =(‘_name‘, ‘mem‘, ‘cpu‘)  # 为节省资源，不允许实例对象随意添加属性
  def __init__(self, name, mem, cpu):
      self._name = name
      self.mem = mem
      self.cpu = cpu
  
  def play(self, game=‘qq games‘):
      print(‘play‘,game)
  
  def __str__(self):                 # 当print(对象)时，自动调用此方法
      return f‘{self._name}:{self.mem}-{self.cpu}‘
  
  def __eq__(self,other):              # 对象A == 对象B 时调用
      return self.cpu == other.cpu
  
  @classmethod
  def new_pc(cls, info):            #cls 相当于类本身通过 类名.new_pc（‘参数’）来直接生成实例，而不调用__init__
      "从字符串直接产生新的实例"
      name, mem, cpu = info.split(‘-‘)  # 传参时用-连接三个参数
      return cls(name, mem, cpu)
  
  @staticmethod   # 不需要生成类的实例，就可以使用的方法 ，直接用 类名.calc来调用此方法
  def calc(a,b,oper): # 不用第一个参数
      "根据操作符+-*/来计算a 和b的结果"
      if oper == ‘+‘:
          return a + b
  Computer.calc(2,5,‘+‘)
  输出：
  7

  面向对象三大特征

• 封装
• 继承

• 多态

  继承（多继承暂时不说）

  python支持类的继承，如下格式：

  class DerivedClassName(BaseClassName1):
  <statement-1>
  .
  .
  .
  <statement-N>
  

  要注意圆括号中基类的顺序，若是基类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
示例代码：

#!/usr/bin/python3

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ‘‘
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
    grade = ‘‘
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

s = student(‘ken‘,10,60,3)
s.speak()
输出：
ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级

方法重写（多态）

• 如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法
• super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。
  示例代码：

#!/usr/bin/python3

class Parent:        # 定义父类
   def FatherMethod(self):
      print (‘调用父类方法‘)

class Child(Parent): # 定义子类
   def FatherMethod(self):
      print (‘调用子类方法‘)

c = Child()          # 子类实例
c.FatherMethod()         # 子类调用重写方法
super(Child,c).FatherMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
输出：
调用子类方法
调用父类方法

元编程

• 类的类型是type，type类型是元类型metaclass，对象的类型是类类型
• 顺序为 type---> class -----> object
• 类A继承于type,通过type的new方法返回一个对象，可以认为是类A的对象，所以
• 类实例化的方式为：a = A(),其实a是A调用type中new方法的返回值
  示例代码1：

#!/usr/bin/python3
# 运行时动态创建类和函数
# metaclass -> class ->obj
# __new__
class Game:
    pass
Game.__class__
输出：
type
type(Game)
输出：
type

示例代码2：

#!/usr/bin/python3
# type 是一个metaclass
# 通过type创建一个新的metaclass
class Yuhy(type):
    pass
class Yhy(metaclass=Yuhy):
    pass
print(type(Yuhy))       # 查看Yuhy类的类型
print(type(Yhy))         # 查看Yhy类的类型
输出：
<class ‘type‘>
<class ‘__main__.Yuhy‘>

isinstance(Yhy,Yuhy)      # Yhy与Yuhy是否是同样的类型
输出：
True

用Yhy.__new__?查看此方法
Signature: Yhy.__new__(*args, **kwargs)
Docstring: Create and return a new object. See help(type) for accurate signature.
Type: builtin_function_or_method
help(type)
示例代码：

class Yuhy(type):
    def __new__(cls, name, bases, my_dict):   # classmethod
        print(f‘{name} 使用__new__创建‘)
        yhy = super().__new__(cls, name, bases, my_dict)
        return yhy
class Ks(metaclass=Yuhy):
    pass
输出：
Ks 使用__new__创建
a = Ks()
print(a)
输出：
<__main__.Ks object at 0x0000024AF06E9A20>

反射能用来干什么

反射也叫内省，其实就是让对象自己告诉我们他有啥，能干啥
有三个方法

• hasattr(obj,attr)
• setattr(obj,attr,val )
• getattr(obj,attr)
  示例代码1：

#!/usr/bin/python3
# hasattr(obj, attr) 检查obj是否有一个名为attr的值的属性，返回一个bool
# getattr(obj,attr) 检查obj中是否有attr属性或方法，并将其返回
# setattr(obj,attr,value)  向对象obj中添加一个属性，值为value
s = ‘yhyang‘                   # s是一个字符串对象
s.upper()
输出：
‘YHYANG‘

isinstance(s, str)
输出：
True
hasattr(s,‘upper‘)    # 查看s当中是否有一个叫upper的方法
输出：
True

示例代码2：

#!/usr/bin/python3
class People:
    def eat(self):
        print(‘eate‘)
    def drink(self):
        print(‘drink‘)
p = People()

p.eat()
hasattr(p,‘eat‘)  # 找这个对象p中有没有eat这个方法
getattr(p,‘eat‘) # 在p中找到eat方法 并返回
aa = getattr(p,‘eat‘)
aa()
setattr(p, ‘sleep‘, ‘sleep1234‘)     # 添加一个新的属性，值为sleep1234
p.sleep
输出：
eate
True
<bound method People.eat of <__main__.People object at 0x0000024AF06F7668>>
eate
‘sleep1234‘

示例代码3：汽车工厂

#!/usr/bin/python3
# 汽车类
class Car:
    def info(self):
        print(‘Car 父类 ‘)

class Audi(Car):
    def info(self):
        print(‘Audi 汽车‘)

class Tesla(Car):
    def info(self):
        print(‘Tesla 汽车‘)

# 工厂类
class Factory:
    def create(self):
        print(‘创建汽车，工厂基类‘)

class AudiFactory(Factory):
    def creat(self):
        print(‘创造Audi汽车‘)
        return Audi()

class TeslaFactory(Factory):
    def creat(self):
        print(‘创造Tesla汽车‘)
        return Tesla()

# 生产汽车
audi_F = AudiFactory()
audi = audi_F.creat()
audi.info()

#另一种写法
AudiFactory().creat().info()
TeslaFactory().creat().info()
输出：
创造Audi汽车
Audi 汽车
创造Audi汽车
Audi 汽车
创造Tesla汽车
Tesla 汽车