面向对象-进阶篇

Posted 张文强的园子

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了面向对象-进阶篇相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

本篇主要为Python 类的成员、成员修饰符、类的特殊成员。

类的成员

类的成员可以分为三大类:字段、方法和属性

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注:所有成员中,只有普通字段的内容保存对象中,即:根据此类创建了多少对象,在内存中就有多少个普通字段。而其他的成员,则都是保存在类中,即:无论对象的多少,在内存中只创建一份。

一、字段

字段包括:普通字段和静态字段,他们在定义和使用中有所区别,而最本质的区别是内存中保存的位置不同,

  • 普通字段属于对象
  • 静态字段属于
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 1 class Province:
 2 
 3     # 静态字段
 4     country = 中国
 5 
 6     def __init__(self, name):
 7 
 8         # 普通字段
 9         self.name = name
10 
11 
12 # 直接访问普通字段
13 obj = Province(河北省)
14 print obj.name
15 
16 # 直接访问静态字段
17 Province.country
字段的定义和使用

由上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】,在使用上可以看出普通字段和静态字段的归属是不同的。其在内容的存储方式类似如下图:

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由上图可是:

  • 静态字段在内存中只保存一份
  • 普通字段在每个对象中都要保存一份

应用场景: 通过类创建对象时,如果每个对象都具有相同的字段,那么就使用静态字段

二、方法

方法包括:普通方法、静态方法和类方法,三种方法在内存中都归属于类,区别在于调用方式不同。

  • 普通方法:由对象调用;至少一个self参数;执行普通方法时,自动将调用该方法的对象赋值给self
  • 类方法:由调用; 至少一个cls参数;执行类方法时,自动将调用该方法的复制给cls
  • 静态方法:由调用;无默认参数;
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 1 class Foo:
 2 
 3     def __init__(self, name):
 4         self.name = name
 5 
 6     def ord_func(self):
 7         """ 定义普通方法,至少有一个self参数 """
 8 
 9         # print self.name
10         print 普通方法
11 
12     @classmethod
13     def class_func(cls):
14         """ 定义类方法,至少有一个cls参数 """
15 
16         print 类方法
17 
18     @staticmethod
19     def static_func():
20         """ 定义静态方法 ,无默认参数"""
21 
22         print 静态方法
23 
24 
25 # 调用普通方法
26 f = Foo()
27 f.ord_func()
28 
29 # 调用类方法
30 Foo.class_func()
31 
32 # 调用静态方法
33 Foo.static_func()
方法的定义和使用

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相同点:对于所有的方法而言,均属于类(非对象)中,所以,在内存中也只保存一份。

不同点:方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

三、属性  

如果你已经了解Python类中的方法,那么属性就非常简单了,因为Python中的属性其实是普通方法的变种。

对于属性,有以下三个知识点:

  • 属性的基本使用
  • 属性的两种定义方式

1、属性的基本使用

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 1 # ############### 定义 ###############
 2 class Foo:
 3 
 4     def func(self):
 5         pass
 6 
 7     # 定义属性
 8     @property
 9     def prop(self):
10         pass
11 # ############### 调用 ###############
12 foo_obj = Foo()
13 
14 foo_obj.func()
15 foo_obj.prop   #调用属性
属性的定义和使用

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由属性的定义和调用要注意一下几点:

  • 定义时,在普通方法的基础上添加 @property 装饰器;
  • 定义时,属性仅有一个self参数
  • 调用时,无需括号
               方法:foo_obj.func()
               属性:foo_obj.prop

注意:属性存在意义是:访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象

        属性由方法变种而来,如果Python中没有属性,方法完全可以代替其功能。

实例:对于主机列表页面,每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上,而是通过分页的功能局部显示,所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据(即:limit m,n),这个分页的功能包括:

    • 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
    • 根据m 和 n 去数据库中请求数据 
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# ############### 定义 ###############
class Pager:
    
    def __init__(self, current_page):
        # 用户当前请求的页码(第一页、第二页...)
        self.current_page = current_page
        # 每页默认显示10条数据
        self.per_items = 10 


    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page - 1) * self.per_items
        return val

    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val

# ############### 调用 ###############

p = Pager(1)
p.start 就是起始值,即:m
p.end   就是结束值,即:n
View Code

从上述可见,Python的属性的功能是:属性内部进行一系列的逻辑计算,最终将计算结果返回。

2、属性的两种定义方式

属性的定义有两种方式:

  • 装饰器 即:在方法上应用装饰器
  • 静态字段 即:在类中定义值为property对象的静态字段

装饰器方式:在类的普通方法上应用@property装饰器

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# ############### 定义 ###############    
class Goods:

    @property
    def price(self):
        return "terry"
# ############### 调用 ###############
obj = Goods()
result = obj.price  # 自动执行 @property 修饰的 price 方法,并获取方法的返回值
View Code

 具有三种@property装饰器的情况

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 1 # ############### 定义 ###############
 2 class Goods(object):
 3 
 4     @property
 5     def price(self):
 6         print @property
 7 
 8     @price.setter
 9     def price(self, value):
10         print @price.setter
11 
12     @price.deleter
13     def price(self):
14         print @price.deleter
15 
16 # ############### 调用 ###############
17 obj = Goods()
18 
19 obj.price          # 自动执行 @property 修饰的 price 方法,并获取方法的返回值
20 
21 obj.price = 123    # 自动执行 @price.setter 修饰的 price 方法,并将  123 赋值给方法的参数
22 
23 del obj.price      # 自动执行 @price.deleter 修饰的 price 方法
View Code

由于有三种访问方式,我们可以根据他们几个属性的访问特点,分别将三个方法定义为对同一个属性:获取、修改、删除

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 1 class Goods(object):
 2 
 3     def __init__(self):
 4         # 原价
 5         self.original_price = 100
 6         # 折扣
 7         self.discount = 0.8
 8 
 9     @property
10     def price(self):
11         # 实际价格 = 原价 * 折扣
12         new_price = self.original_price * self.discount
13         return new_price
14 
15     @price.setter
16     def price(self, value):
17         self.original_price = value
18 
19     @price.deltter
20     def price(self, value):
21         del self.original_price
22 
23 obj = Goods()
24 obj.price         # 获取商品价格
25 obj.price = 200   # 修改商品原价
26 del obj.price     # 删除商品原价
实例

静态字段方式,创建值为property对象的静态字段

当使用静态字段的方式创建属性时,经典类和新式类无区别

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 1 class Foo:
 2 
 3     def get_bar(self):
 4         return terry
 5 
 6     BAR = property(get_bar)
 7 
 8 obj = Foo()
 9 reuslt = obj.BAR        # 自动调用get_bar方法,并获取方法的返回值
10 print reuslt
View Code

property的构造方法中有个四个参数

  • 第一个参数是方法名,调用 对象.属性 时自动触发执行方法
  • 第二个参数是方法名,调用 对象.属性 = XXX 时自动触发执行方法
  • 第三个参数是方法名,调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法
  • 第四个参数是字符串,调用 对象.属性.__doc__ ,此参数是该属性的描述信息
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class Foo:

    def get_bar(self):
        return terry

    # *必须两个参数
    def set_bar(self, value): 
        return return set value + value

    def del_bar(self):
        return terry

    BAR = property(get_bar, set_bar, del_bar, description...)

obj = Foo()

obj.BAR              # 自动调用第一个参数中定义的方法:get_bar
obj.BAR = "alex"     # 自动调用第二个参数中定义的方法:set_bar方法,并将“alex”当作参数传入
del Foo.BAR          # 自动调用第三个参数中定义的方法:del_bar方法
obj.BAE.__doc__      # 自动获取第四个参数中设置的值:description...
View Code

 由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式,我们可以根据他们几个属性的访问特点,分别将三个方法定义为对同一个属性:获取、修改、删除

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 1 class Goods(object):
 2 
 3     def __init__(self):
 4         # 原价
 5         self.original_price = 100
 6         # 折扣
 7         self.discount = 0.8
 8 
 9     def get_price(self):
10         # 实际价格 = 原价 * 折扣
11         new_price = self.original_price * self.discount
12         return new_price
13 
14     def set_price(self, value):
15         self.original_price = value
16 
17     def del_price(self, value):
18         del self.original_price
19 
20     PRICE = property(get_price, set_price, del_price, 价格属性描述...)
21 
22 obj = Goods()
23 obj.PRICE         # 获取商品价格
24 obj.PRICE = 200   # 修改商品原价
25 del obj.PRICE     # 删除商品原价
实例

注意:Python WEB框架 Django 的视图中 request.POST 就是使用的静态字段的方式创建的属性

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 1 class WSGIRequest(http.HttpRequest):
 2     def __init__(self, environ):
 3         script_name = get_script_name(environ)
 4         path_info = get_path_info(environ)
 5         if not path_info:
 6             # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing
 7             # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to
 8             # operate as if they‘d requested ‘/‘. Not amazingly nice to force
 9             # the path like this, but should be harmless.
10             path_info = /
11         self.environ = environ
12         self.path_info = path_info
13         self.path = %s/%s % (script_name.rstrip(/), path_info.lstrip(/))
14         self.META = environ
15         self.META[PATH_INFO] = path_info
16         self.META[SCRIPT_NAME] = script_name
17         self.method = environ[REQUEST_METHOD].upper()
18         _, content_params = cgi.parse_header(environ.get(CONTENT_TYPE, ‘‘))
19         if charset in content_params:
20             try:
21                 codecs.lookup(content_params[charset])
22             except LookupError:
23                 pass
24             else:
25                 self.encoding = content_params[charset]
26         self._post_parse_error = False
27         try:
28             content_length = int(environ.get(CONTENT_LENGTH))
29         except (ValueError, TypeError):
30             content_length = 0
31         self._stream = LimitedStream(self.environ[wsgi.input], content_length)
32         self._read_started = False
33         self.resolver_match = None
34 
35     def _get_scheme(self):
36         return self.environ.get(wsgi.url_scheme)
37 
38     def _get_request(self):
39         warnings.warn(`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or 
40                       `request.POST` instead., RemovedInDjango19Warning, 2)
41         if not hasattr(self, _request):
42             self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)
43         return self._request
44 
45     @cached_property
46     def GET(self):
47         # The WSGI spec says ‘QUERY_STRING‘ may be absent.
48         raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, QUERY_STRING, ‘‘)
49         return http.QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)
50     
51     # ############### 看这里看这里  ###############
52     def _get_post(self):
53         if not hasattr(self, _post):
54             self._load_post_and_files()
55         return self._post
56 
57     # ############### 看这里看这里  ###############
58     def _set_post(self, post):
59         self._post = post
60 
61     @cached_property
62     def COOKIES(self):
63         raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, HTTP_COOKIE, ‘‘)
64         return http.parse_cookie(raw_cookie)
65 
66     def _get_files(self):
67         if not hasattr(self, _files):
68             self._load_post_and_files()
69         return self._files
70 
71     # ############### 看这里看这里  ###############
72     POST = property(_get_post, _set_post)
73     
74     FILES = property(_get_files)
75     REQUEST = property(_get_request)
Django源码

所以,定义属性共有两种方式,分别是【装饰器】和【静态字段】,而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。

类成员的修饰符

类的所有成员在上一步骤中已经做了详细的介绍,对于每一个类的成员而言都有两种形式:

  • 公有成员,在任何地方都能访问
  • 私有成员,只有在类的内部才能方法

私有成员和公有成员的定义不同:私有成员命名时,前两个字符是下划线。(特殊成员除外,例如:__init__、__call__、__dict__等)

class C:
 
    def __init__(self):
        self.name = 公有字段
        self.__foo = "私有字段"

私有成员和公有成员的访问限制不同

静态字段

  • 公有静态字段:类可以访问;类内部可以访问;派生类中可以访问
  • 私有静态字段:仅类内部可以访问;
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 1 class C:
 2 
 3     name = "公有静态字段"
 4 
 5     def func(self):
 6         print C.name
 7 
 8 class D(C):
 9 
10     def show(self):
11         print C.name
12 
13 
14 C.name         # 类访问
15 
16 obj = C()
17 obj.func()     # 类内部可以访问
18 
19 obj_son = D()
20 obj_son.show() # 派生类中可以访问
公有静态字段
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 1 class C:
 2 
 3     __name = "公有静态字段"
 4 
 5     def func(self):
 6         print C.__name
 7 
 8 class D(C):
 9 
10     def show(self):
11         print C.__name
12 
13 
14 C.__name       # 类访问            ==> 错误
15 
16 obj = C()
17 obj.func()     # 类内部可以访问     ==> 正确
18 
19 obj_son = D()
20 obj_son.show() # 派生类中可以访问   ==> 错误
私有静态字段

普通字段

  • 公有普通字段:对象可以访问;类内部可以访问;派生类中可以访问
  • 私有普通字段:仅类内部可以访问;

ps:如果想要强制访问私有字段,可以通过 【对象._类名__私有字段明 】访问(如:obj._C__foo),不建议强制访问私有成员。

类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符,从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员,并且成员名前如果有两个下划线,则表示该成员是私有成员,私有成员只能由类内部调用。无论人或事物往往都有不按套路出牌的情况,Python的类成员也是如此,存在着一些具有特殊含义的成员,详情如下:

1. __doc__

  表示类的描述信息

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1 class Foo:
2     """ 描述类信息,这是用于看片的神奇 """
3 
4     def func(self):
5         pass
6 
7 print Foo.__doc__
8 #输出:类的描述信息
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2. __module__ 和  __class__ 

  __module__ 表示当前操作的对象在那个模块

  __class__     表示当前操作的对象的类是什么

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1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 
4 class C:
5 
6     def __init__(self):
7         self.name = terry
lib/aa.py
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from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 输出 lib.aa,即:输出模块
print obj.__class__      # 输出 lib.aa.C,即:输出类
View Code

3. __init__

  构造方法,通过类创建对象时,自动触发执行。

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class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18


obj = Foo(terry) # 自动执行类中的 __init__ 方法
__init__

4. __del__

  析构方法,当对象在内存中被释放时,自动触发执行。

注:此方法一般无须定义,因为Python是一门高级语言,程序员在使用时无需关心内存的分配和释放,因为此工作都是交给Python解释器来执行,所以,析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

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1 class Foo:
2 
3     def __del__(self):
4         pass
__del__

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5. __call__

  对象后面加括号,触发执行。

注:构造方法的执行是由创建对象触发的,即:对象 = 类名() ;而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的,即:对象() 或者 类()()

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class Foo:

    def __init__(self):
        pass
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print __call__


obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__
__call__

6. __dict__

  类或对象中的所有成员

上文中我们知道:类的普通字段属于对象;类中的静态字段和方法等属于类,即:

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class Province:

    country = China

    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count

    def func(self, *args, **kwargs):
        print func

# 获取类的成员,即:静态字段、方法、
print Province.__dict__
# 输出:{‘country‘: ‘China‘, ‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘func‘: <function func at 0x10be30f50>, ‘__init__‘: <function __init__ at 0x10be30ed8>, ‘__doc__‘: None}

obj1 = Province(HeBei,10000)
print obj1.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出:{‘count‘: 10000, ‘name‘: ‘HeBei‘}

obj2 = Province(HeNan, 3888)
print obj2.__dict__
# 获取 对象obj1 的成员
# 输出:{‘count‘: 3888, ‘name‘: ‘HeNan‘}
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 7. __str__

  如果一个类中定义了__str__方法,那么在打印 对象 时,默认输出该方法的返回值。

class Foo:

    def __str__(self):
        return terry


obj = Foo()
print obj
# 输出:terry

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引操作,如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

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 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding:utf-8 -*-
 3  
 4 class Foo(object):
 5  
 6     def __getitem__(self, key):
 7         print __getitem__,key
 8  
 9     def __setitem__(self, key, value):
10         print __setitem__,key,value
11  
12     def __delitem__(self, key):
13         print __delitem__,key
14  
15  
16 obj = Foo()
17  
18 result = obj[k1]      # 自动触发执行 __getitem__
19 obj[k2] = wupeiqi   # 自动触发执行 __setitem__
20 del obj[k1]           # 自动触发执行 __delitem__
View Code

9、__getslice__、__setslice__、__delslice__

 该三个方法用于分片操作,如:列表

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 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding:utf-8 -*-
 3  
 4 class Foo(object):
 5  
 6     def __getslice__(self, i, j):
 7         print __getslice__,i,j
 8  
 9     def __setslice__(self, i, j, sequence):
10         print __setslice__,i,j
11  
12     def __delslice__(self, i, j):
13         print __delslice__,i,j
14  
15 obj = Foo()
16  
17 obj[-1:1]                   # 自动触发执行 __getslice__
18 obj[0:1] = [11,22,33,44]    # 自动触发执行 __setslice__
19 del obj[0:2]                # 自动触发执行 __delslice__
View Code

10. __iter__ 

用于迭代器,之所以列表、字典、元组可以进行for循环,是因为类型内部定义了 __iter__ 

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 1 class Foo(object):
 2     pass
 3 
 4 
 5 obj = Foo()
 6 
 7 for i in obj:
 8     print i
 9     
10 # 报错:TypeError: ‘Foo‘ object is not iterable
第一步
技术分享
 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding:utf-8 -*-
 3 
 4 class Foo(object):
 5     
 6     def __iter__(self):
 7         pass
 8 
 9 obj = Foo()
10 
11 for i in obj:
12     print i
13 
14 # 报错:TypeError: iter() returned non-iterator of type ‘NoneType‘
第二步
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 1 #!/usr/bin/env python
 2 # -*- coding:utf-8 -*-
 3 
 4 class Foo(object):
 5 
 6     def __init__(self, sq):
 7         self.sq = sq
 8 
 9     def __iter__(self):
10         return iter(self.sq)
11 
12 obj = Foo([11,22,33,44])
13 
14 for i in obj:
15     print i
第三步

以上步骤可以看出,for循环迭代的其实是  iter([11,22,33,44]) ,所以执行流程可以变更为:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
 
obj = iter([11,22,33,44])
 
for i in obj:
    print i
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1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 
4 obj = iter([11,22,33,44])
5 
6 while True:
7     val = obj.next()
8     print val
For循环语法内部

11. __new__ 和 __metaclass__

阅读以下代码:

class Foo(object):
 
    def __init__(self):
        pass
 
obj = Foo()   # obj是通过Foo类实例化的对象

上述代码中,obj 是通过 Foo 类实例化的对象,其实,不仅 obj 是一个对象,Foo类本身也是一个对象,因为在Python中一切事物都是对象

如果按照一切事物都是对象的理论:obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建,那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的 构造方法 创建。

print type(obj) # 输出:<class ‘__main__.Foo‘>     表示,obj 对象由Foo类创建
print type(Foo) # 输出:<type ‘type‘>              表示,Foo类对象由 type 类创建

所以,obj对象是Foo类的一个实例Foo类对象是 type 类的一个实例,即:Foo类对象 是通过type类的构造方法创建。

那么,创建类就可以有两种方式:

a). 普通方式

class Foo(object):
 
    def func(self):
        print hello terry

b).特殊方式(type类的构造函数)

def func(self):
    print ‘hello terry‘
 
Foo = type(‘Foo‘,(object,), {‘func‘: func})
#type第一个参数:类名
#type第二个参数:当前类的基类
#type第三个参数:类的成员

==》 类 是由 type 类实例化产生

那么问题来了,类默认是由 type 类实例化产生,type类中如何实现的创建类?类又是如何创建对象?

答:类中有一个属性 __metaclass__,其用来表示该类由 谁 来实例化创建,所以,我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类,从而查看 类 创建的过程。

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class MyType(type):

    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一阶段:解释器从上到下执行代码创建Foo类
# 第二阶段:通过Foo类创建obj对象
obj = Foo()
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以上是关于面向对象-进阶篇的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java-进阶篇面向对象进阶

python 面向对象(进阶篇)

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