『Python』面向对象（一）

类和对象

类(class)是用来描述具有相同属性(attribute)和方法(method)的对象的集合，对象(object)是类(class)的具体实例。比如学生都有名字和分数，他们有着共同的属性。这时我们就可以设计一个学生类, 用于记录学生的名字和分数，并自定义方法打印出他们的名字和方法。

class Student(object):
    def __init__(self,name,age,score):
        self._name = name
        self._age = age
        self._score = score

    def show(self):
        print("{}的年龄是{}岁，分数是{}分".format(self._name,self._age,self._score))

aStudent = Student("瑞雯",18,99)

属性：类里面用于描述所有对象共同特征的变量或数据。如_name、_age、_score
方法：类里面的函数，用来区别类外面的函数, 用来实现某些功能。如show()
对象（实例）：根据类创建出来的，如aStudent

属性

类属性

定义在类中函数体外的属性，属于类共有属性

class A(object):
    count = 0
    def __init__(self):
         # 类中只有通过类名.类属性访问，self.__class__返回的就是类名
        self.__class__.count += 1	# 或 A.count += 1
        
a = A()
b = A()

# 类外既可以通过类来访问，也可通过类的实例来访问
print(a.count)  # 2
print(A.count)  # 2

要修改类属性必须通过类名.属性的方式来修改，而不能通过实例，因为实例.属性这种方式其实是创建了同名的实例属性，屏蔽了类的属性，通过del 实例.属性操作后，会发现实例.属性还是之前的。

实例属性

定义在__init__()方法中，属于对象

class B(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

a = B("易",18)
b = B("金克斯",8)

一般来说，对象的属性应该设为private，不能被外界直接访问，这里暂且不管访问权限问题。当能从外界直接访问时，必须通过对象.属性来访问，这时候属性是属于对象实例的。

访问控制

在Python中并没有public，protected，private这样的关键字，所以无法实现数据封装，只能从语法上来定义可见性，依靠程序员自觉遵守规约。

在Python中，不存在函数的重载，因为函数名和普通变量名一样，都是引用，指向一个对象，是一对一的关系，都是标识符。Python中就是通过标识符的命名来区分访问的可见性。

字符开头的标识符，如：age
这种标识符相当于public，可以通过对象.属性或者对象.方法来执行。
双下划线开头结尾的标识符，如： __init__
用户最好不要自定义这种类型的标识符，因为这通常是系统调用。
单下划线开头的标识符，如：_age
这种标识符相当于protected，不过Python中没有protected的概念，所以被视为private，但是，你可以按照public用，属于推荐private但是可以public的。
双下划线开头的标识符，如：name
相当于private，Python通过更改标识符名（改为_类名__标识符）来实现无法访问的机制。

方法

实例方法

class Test(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def grow(self,growth):
        self.__age += growth

只能被对象实例调用，第一个参数必须是self，它指向调用这个方法的实例。

类方法

class Test(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    @classmethod
    def getInstance(cls):
        return cls("薇恩",16)

绑定到类的方法，必须在定义函数的上方使用 @classmethod 装饰器，同时，第一个参数必须是 cls，这个 cls 代表这个类的类型，如上面例子中的Test，所以在类方法内部可以用 cls(参数) 创建对象，也可以用它调用属于类的属性、其他可使用的方法。对外，类方法可以通过类调用，也可以通过实例对象来调用类方法。

静态方法

class Test(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    @staticmethod
    def static_func():
        print("正在调用静态方法")

静态方法不像前两个有特定参数，比较自由，即使你强行把第一个参数名写出self和cls，也不会有相应的作用。静态方法可以通过类或者实例对象调用。

property方法

内置函数property()是用来使类的属性能像Java Bean那样操作的函数，它的函数定义为：

property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)

fget： function to be used for getting an attribute value
fset： function to be used for setting an attribute value
fdel： function to be used for deleting an attribute
doc： docstring

class C(object):
    def getx(self): return self._x
    def setx(self, value): self._x = value + 1
    def delx(self): del self._x
    x = property(getx, setx, delx)

c = C()
c.x = 5
print(c.x)  # 6
del c.x
# print(c.x) AttributeError: 'C' object has no attribute '_x'

这样，既能使对象能简单调用属性，也能保证数据的封装，可是，这么写太麻烦，普遍用的形式是使用装饰器来实现Bean：

class Hero(object):
    def __init__(self,name):
        self.__name = name

    @property
    def name(self):
        print("getter方法...")
        return self.__name

    @name.setter
    def name(self,value):
        print("setter方法...")
        self.__name = value

    @name.deleter
    def name(self):
        print("deleter方法...")
        del self.__name

p = Hero("蝙蝠侠")
p.name                      # getter方法...
p.name = "游城十代"          # setter方法...
del p.name                  # deleter方法...

一般@property只用于私有属性“公有化”，并且getter方法和deleter方法只能有self参数。

类的特殊成员

`doc`

表示类的描述信息

class Foo(object):
    '''Foo的描述'''

print(Foo.__doc__)					# Foo的描述

`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，也就是谁创建了这个类，metaclass还是type

class Foo(object):
    pass

print(Foo.__module__)					# __main__
print(Foo.__class__)					# <class 'type'>

`all`

__all__是一个字符串list，用来定义模块中对于from XXX import *时要对外导出的符号，即要暴露的借口，但它只对import *起作用，对from XXX import XXX不起作用

__all__ = ['MNIST', 'FashionMNIST', 'CIFAR10', 'CIFAR100',
           'ImageRecordDataset', 'ImageFolderDataset']

`init`

构造方法，创建对象时自动执行的初始化函数

class Foo(object):
    def __init__(self):
        print("init方法...")

f = Foo()  # init方法...

`del`

析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行
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

`call`

对象后面加括号，触发执行
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()()

class Demo(object):
    def __init__(self):
        print("执行init...")

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print("执行call...")

d = Demo()  # 执行init...
d()  # 执行call...

`dict`

返回类或对象中的所有成员
普通字段属于对象，静态字段和方法属于类

class Province(object):
    country = 'China'

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

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

print(Province.__dict__)					# 返回类的所有成员
'''
{'__module__': '__main__', 'country': 'China', 
'__init__': <function Province.__init__ at 0x0000022A0C5278C8>, 
'func': <function Province.func at 0x0000022A0C527950>, 
'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Province' objects>, 
'__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Province' objects>,
 '__doc__': None}
'''

print(Province("卡兹克",1).__dict__)		# 返回对象的成员
'''
{'name': '卡兹克', 'count': 1}
'''

`str`和`repr`

都是更改类的显示方式
__str__是给用户看到的字符串，__repr__是给开发者看的，比如debug时，变量列表显示的是__repr__函数返回的内容
一般情况下只用写一个__str__，然后__repr__ = __str__

class Text(object):
    def __init__(self,text):
        self.__text = text

    def __str__(self):
        return self.__text
    __repr__ = __str__  # 一般都这么写偷懒

t = Text("无极剑圣")
print(t)  # 无极剑圣

`getitem`、`setitem`和`delitem`

用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据
__getitem__也可以传入切片

class Subject(object):
    def __getitem__(self, item):  # 根据item返回一个值
        print("调用getitem...")

    def __setitem__(self, key, value):  # 设置key对应的值为value
        print("调用setitem...")

    def __delitem__(self, key):	  # 删除这组键值对
        print("调用delitem...")

m = Subject()
n = m['math']  # 调用getitem...
m['math'] = 100  # 调用setitem...
del m['math']  # 调用delitem...

`iter`和`next`

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__和__next__

class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.a, self.b = 0, 1  # 初始化两个计数器a，b

    def __iter__(self):
        return self  # 实例本身就是迭代对象，故返回自己

    def next(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b  # 计算下一个值
        if self.a > 100000:  # 退出循环的条件
            raise StopIteration();
        return self.a  # 返回下一个值

`slots`

一般情况下，可以任意地给对象添加属性，这会造成很大的漏洞，影响程序安全，为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称

s = Student()
s.name = 'Michael'
s.age = 25
s.score = 99  # AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

显然，这时候不能添加限制以外的属性，但要注意，__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类的属性不做限制，除非在子类中也定义__slots__，这样，子类实例允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__

其他

例如各种重载运算符的函数，需要用到Google即可

创建对象

传统创建类

class Demo(object):
    def __init__(self,name):
        self.__name = name

d = Demo("乐芙兰")

d是通过Demo类实例化的对象，其实不仅d是一个对象，Demo本身也是一个对象，因为在Python中，一切皆对象，d是通过执行Demo类的构造方法创建，那么Demo也应该是通过某个类的构造方法创建。

print(type(d))  # <class '__main__.Demo'>    表示d由Demo类创建
print(type(Demo))  # <class 'type'>          表示Demo由type类创建

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

type创建类

语法：type('类名',父类的元组,成员字典)

def init(self,name):
    self.__name = name

def show(self):
    print(self.__name)

Demo = type('Demo',(object,),{'__init__':init,'output':show,'a':3})
d = Demo("诡术妖姬")
print(d)  # <__main__.Demo object at 0x0000017F3C0F32E8>
d.output()  # 诡术妖姬

一般用类名同名的变量来接受创建的类

父类只有object时，注意元组单元素时的逗号，成员字典中，成员名是字符串，对应的值可以是方法地址，可以是属性值

init，show这些方法可以在前面加 @classmethod 或者 @staticmethod 等，来定义类函数和静态函数

`new`方法

__new__方法是类自带的一个方法，可以重写，__new__方法在实例化的时候也会执行，并且先于__init__方法之前执行，简单理解，创建对象和初始化对象。

class Foo(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print("Foo __init__")

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

f = Foo("凯特琳")
"""
Foo __new__ <class '__main__.Foo'> 凯特琳
Foo __init__
"""

重写`new`方法

重写时，必须要调用父类的_new__方法，不然会覆盖父类的__new__方法，实例创建不了
__new__()方法创建出该类的实例，然后返回该实例给__init__()方法调用。__init__()方法的self就是__init__()方法创建返回的
依照Python官方文档的说法，__init__()方法主要是当你继承一些不可变的class时(比如int, str, tuple)，提供给你一个自定义这些类的实例化过程的途径，还有就是实现自定义的metaclas等

继承不可变对象的例子

假如我们需要一个永远都是正数的整数类型，通过继承int

class PositiveInteger(int):

    def __new__(cls, value):
        return super(PositiveInteger, cls).__new__(cls, abs(value))


i = PositiveInteger(-3)

print(i)  # 3

这时候可能有的人会通过__init__方法来使-3变为3，但是，因为继承于int，是不可变的，__new__创建完时，值已经确定了，再通过__init__修改是不行的。

`new`方法与`init`方法的关系

class A(object):
    def __init__(self):
        print(self)
        print("这是__init__()方法...")

    def __new__(cls):
        print(id(cls))
        print("这是__new__()方法...")
        ret = super().__new__(cls)
        print(ret)
        return ret


print(id(A))
a = A()
'''
输出：
	2151279654824
	2151279654824
	这是__new__()方法...
	<__main__.A object at 0x000001F4E4406FD0>
	<__main__.A object at 0x000001F4E4406FD0>
	这是__init__()方法...
'''

单例模式

class Number(object):
    __instance = None

    def __new__(cls, val):
        if cls.__instance is None:
            cls.__instance = super().__new__(cls)
            cls.__instance.__value = val
            return cls.__instance
        else:
            return cls.__instance

    def __str__(self):
        return str(self.__value)


m = Number(-3)
n = Number(-6)

print(m)  # -3
print(n)  # -3

print(id(m))  # 2199891453768
print(id(n))  # 2199891453768

`metaclass`

metaclass，直译为元类，简单的解释就是，当我们定义了类以后，就可以根据这个类创建出实例，所以，先定义类，然后创建实例。但是如果我们想创建出类呢？那就必须根据metaclass创建出类，所以，先定义metaclass，然后创建类，连接起来就是：先定义metaclass，就可以创建类，最后创建实例。所以，metaclass允许你创建类或者修改类。换句话说，你可以把类看成是metaclass创建出来的“实例”。
metaclass是Python面向对象里最难理解，也是最难使用的魔术代码。正常情况下，你不会碰到需要使用metaclass的情况，所以，以下内容看不懂也没关系，因为基本上你不会用到

我们先看一个简单的例子，这个metaclass可以给我们自定义的MyList增加一个add方法。定义ListMetaclass，按照默认习惯，metaclass的类名总是以Metaclass结尾，以便清楚地表示这是一个metaclass

# metaclass是创建类，所以必须从type类型派生：
class ListMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
        return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

class MyList(list,metaclass=ListMetaclass):
    pass

当我们写下metaclass = ListMetaclass语句时，魔术就生效了，它指示Python解释器在创建MyList时，要通过ListMetaclass.__new__()来创建，在此，我们可以修改类的定义，比如，加上新的方法，然后，返回修改后的定义

测试一下MyList是否可以调用add()方法：

l = MyList()
l.add(1)
print(l)  # [1]

元类中，最好只定义__new__()方法，因为其他类如果使用了“metaclass = XXXMetaclass”，只会调用这个metaclass的__new__()方法来创建类，也就是避免了直接创建类，在创建类之前还封装了一组操作，但是，metaclas中其他的方法、属性等，是不会让使用metaclass创建的类继承的，所以一般在元类中，只写__new__()方法。metaclass可以隐式继承到子类

posted @ 2020-04-02 13:36 芜情阅读(222) 评论(0) 编辑收藏举报

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年少不轻狂

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『Python』面向对象（一）

类和对象

属性

类属性

实例属性

访问控制

方法

实例方法

类方法

静态方法

property方法

类的特殊成员

`doc`

`module`和`class`

`all`

`init`

`del`

`call`

`dict`

`str`和`repr`

`getitem`、`setitem`和`delitem`

`iter`和`next`

`slots`

其他

创建对象

传统创建类

type创建类

`new`方法

重写`new`方法

继承不可变对象的例子

`new`方法与`init`方法的关系

单例模式

`metaclass`

公告

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类和对象

属性

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实例属性

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方法

实例方法

类方法

静态方法

property方法

类的特殊成员

__doc__

__module__和__class__

__all__

__init__

__del__

__call__

__dict__

__str__和__repr__

__getitem__、__setitem__和__delitem__

__iter__和__next__

__slots__

其他

创建对象

传统创建类

type创建类

__new__方法

重写__new__方法

继承不可变对象的例子

__new__方法与__init__方法的关系

单例模式

metaclass

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`doc`

`module`和`class`

`all`

`init`

`del`

`call`

`dict`

`str`和`repr`

`getitem`、`setitem`和`delitem`

`iter`和`next`

`slots`

`new`方法

重写`new`方法

`new`方法与`init`方法的关系

`metaclass`