python 类中方法总结 --- 实例方法类方法静态方法

Posted 2020-12-13 shann001

在python的类语法中，可以出现三种方法，具体如下：

（1）实例方法

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1）第一个参数必须是实例本身，一般使用【self】表示。

2）在实例方法中，可以通过【self】来操作实例属性，【类名】来操作类属性。

3）实例方法只能通过实例对象去调用，尽管也可以通过类名间接调用【类名.方法名(self, ...)】，但此时仍然需要传入self对象。

（2）类方法

1）使用【@classmethod】修饰函数，且第一个参数必须是类本身，一般使用【cls】表示。

2）在类方法中，可以使用【cls=类名】来操作类属性，但是不能操作实例属性（self对象中存储的变量）。

3）类方法可以通过实例对象或者类对象调用。

（3）静态方法

1）使用【@staticmethod】修饰函数，不需要使用任何参数表示。与普通函数一样，只是将该方法放到了类中实现而已。

2）使用方式与类方法一样，参考类方法中的 2）、3）。（注：静态方法只能通过【类名】去操作类属性；）

案例1：实例方法、类方法、静态方法使用

class Foo(object):
    """类三种方法语法形式"""
    count = 0   # 统计实例对象的数量
    class_method_count = 0  # 统计类方法的调用次数

    # 实例方法
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Foo.count += 1

    # 实例方法
    def instance_method(self):
        print("是类{}的实例方法，只能被实例对象调用".format(Foo))
        print("产生了一个<{}>实例，共有<{}>个实例对象".format(self.name, Foo.count))

    # 类方法
    @classmethod
    def class_method(cls):
        print("是类{}的类方法，可以被实例对象、类对象调用".format(cls))
        cls.__static_method_test()
        cls.class_method_count += 1

    # 静态方法
    @staticmethod
    def static_method():
        print("是类{}的静态方法，可以被实例对象、类对象调用".format(Foo))
        print("+++以下内容为类方法class_method()的运行结果：")
        Foo.class_method()

    @staticmethod
    def __static_method_test():
        print("调用了静态方法 static_method_test()")

print("--"*20 + "实例方法测试" + "--"*20)
obj1 = Foo("dog")
obj1.instance_method()   # <=> Foo.instance_method(obj1)


print("--"*20 + "类方法测试" + "--"*20)
obj1.class_method()
print("--"*20)
Foo.class_method()

print("--"*20 + "静态方法测试" + "--" * 20)
obj1.static_method()
print("--"*20)
Foo.static_method()

"""
运行结果：
----------------------------------------实例方法测试----------------------------------------
是类<class ‘__main__.Foo‘>的实例方法，只能被实例对象调用
产生了一个<dog>实例，共有<1>个实例对象
----------------------------------------类方法测试----------------------------------------
是类<class ‘__main__.Foo‘>的类方法，可以被实例对象、类对象调用
调用了静态方法 static_method_test()
----------------------------------------
是类<class ‘__main__.Foo‘>的类方法，可以被实例对象、类对象调用
调用了静态方法 static_method_test()
----------------------------------------静态方法测试----------------------------------------
是类<class ‘__main__.Foo‘>的静态方法，可以被实例对象、类对象调用
+++以下内容为类方法class_method()的运行结果：
是类<class ‘__main__.Foo‘>的类方法，可以被实例对象、类对象调用
调用了静态方法 static_method_test()
----------------------------------------
是类<class ‘__main__.Foo‘>的静态方法，可以被实例对象、类对象调用
+++以下内容为类方法class_method()的运行结果：
是类<class ‘__main__.Foo‘>的类方法，可以被实例对象、类对象调用
调用了静态方法 static_method_test()
"""

从案例1中得到，类方法与静态方法可以相互调用，但是静态方法只能用【类名】表示，而类方法用【cls】就比较方便了。

案例2：实例方法、类方法、静态方法在继承中（子类重写父类中的方法）的使用

class Foo(object):
    X = 1
    Y = 14

    @staticmethod
    def average(*mixes):
        print("父类中的静态方法 average(*mixes)")
        print("*****", mixes)
        return sum(mixes) / len(mixes)

    @staticmethod
    def static_method():
        print("父类中的静态方法 static_method()")
        return Foo.average(Foo.X, Foo.Y)    # 注：因为这儿已经限定了只允许调用父类中的average()

    @classmethod
    def class_method(cls):  # 父类中的类方法
        print("父类中的类方法 class_method(cls)")
        return cls.average(cls.X, cls.Y)    # 注：若用子类对象调用该函数，此时的cls==Son，故调用子类重写后的average()


class Son(Foo):
    @staticmethod
    def average(*mixes):  # "子类中重载了父类的静态方法"
        print("子类中重载了父类的静态方法 average(*mixes)")
        print("*****", mixes)
        return sum(mixes) / len(mixes)

print(Son.average(1, 2, 3), "
" + "---" * 20)
print(Son.class_method(),   "
" + "---" * 20)
print(Son.static_method(),  "
" + "---" * 20)

"""
运行结果：
------------------------------------------------------------
子类中重载了父类的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 2, 3)
2.0 
------------------------------------------------------------
父类中的类方法 class_method(cls)
子类中重载了父类的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 14)
7.5 
------------------------------------------------------------
父类中的静态方法 static_method()
父类中的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 14)
7.5 
------------------------------------------------------------
"""

从案例2中得到，子类对象调用父类中的 类方法 class_method(cls) 时，由于【cls】此时为【Son】，故会执行子类中的类方法、静态方法、静态属性；进一步推断出，类方法中【cls】取决于类方法的调用者，只有发生类方法调用后才能知道执行结果。而父类中静态方法 static_method()只能调用父类中类方法、静态方法、静态属性，与静态方法的调用者无关；进一步推断，静态方法可以提前预知程序的执行结果，如执行当前类中的某个类方法或静态方法。

对案例2做一个多态测试，添加代码如下：

def test_polymorphic(foo):
    """
    多态测试
    :param foo: 父类对象
    :return: None
    """
    print(f.average(1, 2, 3))

f = Foo()
test_polymorphic(f)

print("----"*10)
f = Son()  # 会触发多态
test_polymorphic(f)

"""
父类中的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 2, 3)
2.0
----------------------------------------
子类中重载了父类的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 2, 3)
2.0
"""

继续做多态测试，添加代码如下：

def test_polymorphic(foo):
    """
    多态测试
    :param foo: 父类对象
    :return: None
    """
    print(f.class_method())

f = Foo()
test_polymorphic(f)

print("----"*10)
f = Son()  # 会触发多态
test_polymorphic(f)

"""
父类中的类方法 class_method(cls)
父类中的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 14)
7.5
----------------------------------------
父类中的类方法 class_method(cls)
子类中重载了父类的静态方法 average(*mixes)
***** (1, 14)
7.5
"""

案例3：使用类方法或静态方法初始化类（可以自定义类的初始方式）

class Book(object):
    def __init__(self, title):
        self.__title = title

    @classmethod
    def object_create_by_class_method(cls, title_list):
        """
        使用生产器实例化多个对象
        :param title_list: 每个对象的初始化参数，List
        :return:迭代器，每个实例化对象
        """
        for title in title_list:
            yield cls(title=title)

    @staticmethod
    def object_create_by_static_method(title_list): # 功能与类方法一样
        for title in title_list:
            yield Book(title=title)

    @property
    def title(self):
        return self.__title

    @title.setter
    def title(self, value):
        if not isinstance(value, str):
            raise TypeError(‘%s must be str‘ % value)
        self.__title = value

    @title.deleter
    def title(self):
        del self.__title
        # raise TypeError(‘Can not delete‘)


books = ["Chinese", "mathematics", "English"]
g_books = Book.object_create_by_class_method(books)
print(g_books)  # <generator object Book.object_create_by_class_method at 0x000001FB72AFEEC8>

print(g_books.__next__().title)     # 查看书的title  --   Chinese
print(g_books.__next__().title)     # 查看书的title  --   mathematics

book = g_books.__next__()   # 得到一个实例化对象

print(book.title)           # 查看书的title  --   English
print(book.__dict__)        # {‘_Book__title‘: ‘English‘}

book.title = "英语"          # 修改属性
print(book.title)           # 查看书的title  --   英语
print(book.__dict__)        # {‘_Book__title‘: ‘英语‘}

del book.title              # 删除属性
print(book.__dict__)        # {}

从案例3中得到，使用类方法或者静态方法可以自定义类的初始化方式，本案例中实现的功能是使用生产器批量创建多个对象。同时，案列中使用了【property】属性，property的作用相当于执行了某个函数，并获得该函数的返回值；其使用方式有3种，分别为【@property --- get】、【@函数名.setter --- set】、【@函数名.deleter --- del】，后二种必须在第一种使用的情况下才能使用，在表现形式上就是通过实例化对象间接访问属性。

最后，我们对案例3做微小改变，来看看实例方法、类方法、静态方法与类、对象之间的关系，代码如下：

class Book(object):
    @classmethod
    def object_create_by_class_method(cls):
        pass

    @staticmethod
    def object_create_by_static_method():
        pass

    def instance_method(self):
        pass

book = Book()
print(book.instance_method)     # 方法（绑定到对象：发生调用时，将【实例对象=self】自动作为第一个参数传入实例方法中）
print(book.object_create_by_class_method)   # 方法（绑定到类：发生调用时，将【类=cls】自动作为第一个参数传入类方法中）
print(book.object_create_by_static_method)  # 普通函数（非绑定：发生调用时，不需要传入任何参数，如self，cls）

print(Book.instance_method)     # 普通函数（非绑定，因为实例方法就存储在类的命名空间中）
print(Book.object_create_by_class_method)   # 绑定到类
print(Book.object_create_by_static_method)  # 普通函数（非绑定）
"""
<bound method Book.instance_method of <__main__.Book object at 0x000002481CEDE988>>
<bound method Book.object_create_by_class_method of <class ‘__main__.Book‘>>
<function Book.object_create_by_static_method at 0x000002481D12C828>

<function Book.instance_method at 0x000002481D12C8B8>
<bound method Book.object_create_by_class_method of <class ‘__main__.Book‘>>
<function Book.object_create_by_static_method at 0x000002481D12C828>
"""

可以发现，

1）类中的实例方法都绑定了实例对象，故建议使用实例对象调用实例方法；

2）类中的类方法都绑定了类，故建议使用类对象调用类方法，即使使用实例对象调用类方法，仍然自动将【类名】作为第一个参数传入类方法。

3）而对于静态方法而言，无论使用实例对象或者类对象调用其方法都不会自动进行参数传递，故不做限制。

4）若能用类解决的问题，就将类中的方法定义为类方法，这样可以避免实例化对象的开销。