Python心得基础篇【7】面向对象进阶篇
- 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
- 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用（可以讲多函数中公用的变量封装到对象中）
- 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
- 面向对象三大特性：封装、继承和多态
本篇将详细介绍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
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
- 静态字段属于类
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 18 19 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：
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：由类调用； 至少一个cls参数；执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls；
- 静态方法：由类调用；无默认参数
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() 34 35 方法的定义和使用
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
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 16 17 属性的定义和使用
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
1 # ############### 定义 ############### 2 class Pager: 3 4 def __init__(self, current_page): 5 # 用户当前请求的页码（第一页、第二页...） 6 self.current_page = current_page 7 # 每页默认显示10条数据 8 self.per_items = 10 9 10 11 @property 12 def start(self): 13 val = (self.current_page - 1) * self.per_items 14 return val 15 16 @property 17 def end(self): 18 val = self.current_page * self.per_items 19 return val 20 21 # ############### 调用 ############### 22 23 p = Pager(1) 24 p.start 就是起始值，即：m 25 p.end 就是结束值，即：n
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
我们知道Python中的类有经典类和新式类，新式类的属性比经典类的属性丰富。（ 如果类继object，那么该类是新式类 ）
经典类，具有一种@property装饰器（如上一步实例）
1 # ############### 定义 ############### 2 class Goods: 3 4 @property 5 def price(self): 6 return "wupeiqi" 7 # ############### 调用 ############### 8 obj = Goods() 9 result = obj.price # 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值
新式类，具有三种@property装饰器
1 注：经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法 2 新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法 3 4 由于新式类中具有三种访问方式，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
注：经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法
新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法
由于新式类中具有三种访问方式，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
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 27 28 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
class Foo: def get_bar(self): return 'wupeiqi' BAR = property(get_bar) obj = Foo() reuslt = obj.BAR # 自动调用get_bar方法，并获取方法的返回值 print reuslt
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
1 class Foo： 2 3 def get_bar(self): 4 return 'wupeiqi' 5 6 # *必须两个参数 7 def set_bar(self, value): 8 return return 'set value' + value 9 10 def del_bar(self): 11 return 'wupeiqi' 12 13 BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...') 14 15 obj = Foo() 16 17 obj.BAR # 自动调用第一个参数中定义的方法：get_bar 18 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 19 del Foo.BAR # 自动调用第三个参数中定义的方法：del_bar方法 20 obj.BAE.__doc__ # 自动获取第四个参数中设置的值：description...
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
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 26 27 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
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) 76 77 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；
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 21 22 公有静态字段
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 21 22 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。
1 class C: 2 3 def __init__(self): 4 self.foo = "公有字段" 5 6 def func(self): 7 print self.foo # 类内部访问 8 9 class D(C): 10 11 def show(self): 12 print self.foo ＃ 派生类中访问 13 14 obj = C() 15 16 obj.foo # 通过对象访问 17 obj.func() # 类内部访问 18 19 obj_son = D(); 20 obj_son.show() # 派生类中访问 21 22 公有字段
1 class C: 2 3 def __init__(self): 4 self.__foo = "私有字段" 5 6 def func(self): 7 print self.foo # 类内部访问 8 9 class D(C): 10 11 def show(self): 12 print self.foo ＃ 派生类中访问 13 14 obj = C() 15 16 obj.__foo # 通过对象访问 ==> 错误 17 obj.func() # 类内部访问 ==> 正确 18 19 obj_son = D(); 20 obj_son.show() # 派生类中访问 ==> 错误 21 22 私有字段
方法、属性的访问于上述方式相似，即：私有成员只能在类内部使用
ps：非要访问私有属性的话，可以通过 对象._类__属性名
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
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
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
1 #!/usr/bin/env python 2 # -*- coding:utf-8 -*- 3 4 class C: 5 6 def __init__(self): 7 self.name = 'wupeiqi'
1 from lib.aa import C 2 3 obj = C() 4 print obj.__module__ # 输出 lib.aa，即：输出模块 5 print obj.__class__ # 输出 lib.aa.C，即：输出类
3. __init__
构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。
1 class Foo: 2 3 def __init__(self, name): 4 self.name = name 5 self.age = 18 6 7 8 obj = Foo('wupeiqi') # 自动执行类中的 __init__ 方法
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。
class Foo: def __del__(self): pass
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()()
1 class Foo: 2 3 def __init__(self): 4 pass 5 6 def __call__(self, *args, **kwargs): 7 8 print '__call__' 9 10 11 obj = Foo() # 执行 __init__ 12 obj() # 执行 __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：
1 class Province: 2 3 country = 'China' 4 5 def __init__(self, name, count): 6 self.name = name 7 self.count = count 8 9 def func(self, *args, **kwargs): 10 print 'func' 11 12 # 获取类的成员，即：静态字段、方法、 13 print Province.__dict__ 14 # 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None} 15 16 obj1 = Province('HeBei',10000) 17 print obj1.__dict__ 18 # 获取 对象obj1 的成员 19 # 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'} 20 21 obj2 = Province('HeNan', 3888) 22 print obj2.__dict__ 23 # 获取 对象obj1 的成员 24 # 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}
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。
1 class Foo: 2 3 def __str__(self): 4 return 'wupeiqi' 5 6 7 obj = Foo() 8 print obj 9 # 输出：wupeiqi
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
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__
9、__getslice__、__setslice__、__delslice__
该三个方法用于分片操作，如：列表
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- class Foo(object): def __getslice__(self, i, j): print '__getslice__',i,j def __setslice__(self, i, j, sequence): print '__setslice__',i,j def __delslice__(self, i, j): print '__delslice__',i,j obj = Foo() obj[-1:1] # 自动触发执行 __getslice__ obj[0:1] = [11,22,33,44] # 自动触发执行 __setslice__ del obj[0:2] # 自动触发执行 __delslice__
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__
class Foo(object): pass obj = Foo() for i in obj: print i # 报错：TypeError: 'Foo' object is not iterable 第一步
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- class Foo(object): def __iter__(self): pass obj = Foo() for i in obj: print i # 报错：TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType' 第二步
#!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- class Foo(object): def __init__(self, sq): self.sq = sq def __iter__(self): return iter(self.sq) obj = Foo([11,22,33,44]) for i in obj: 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
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 wupeiqi'
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()
