Python 面向对象

Python 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正由于如此。在Python中创建一个类和对象是非常easy的。

本章节我们将具体介绍Python的面向对象编程。

假设你曾经没有接触过面向对象的编程语言。那你可能须要先了解一些面向对象语言的一些基本特征。在头脑里头形成一个主要的面向对象的概念。这样有助于你更easy的学习Python的面向对象编程。

接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。

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面向对象技术简单介绍

• 类(Class): 用来描写叙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一个对象所共同拥有的属性和方法。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事实上例对象的相关的数据。
• 方法重写：假设从父类继承的方法不能满足子类的需求，能够对其进行改写，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，仅仅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。

  继承也同意把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。比如，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。

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创建类

使用class语句来创建一个新类。class之后为类的名称并以冒号结尾，例如以下实例:

class ClassName:
   '类的帮助信息'   #类文档字符串
   class_suite  #类体

类的帮助信息能够通过ClassName.__doc__查看。

class_suite 由类成员，方法，数据属性组成。

实例

下面是一个简单的Python类实例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '全部员工的基类'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

• empCount变量是一个类变量。它的值将在这个类的全部实例之间共享。你能够在内部类或外部类使用Employee.empCount訪问。
• 第一种方法__init__()方法是一种特殊的方法，被称为类的构造函数或初始化方法。当创建了这个类的实例时就会调用该方法

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创建实例对象

要创建一个类的实例，你能够使用类的名称，并通过__init__方法接受參数。

"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

訪问属性

您能够使用点(.)来訪问对象的属性。

使用例如以下类的名称訪问类变量:

emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

完整实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '全部员工的基类'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

"创建 Employee 类的第一个对象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"创建 Employee 类的第二个对象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

运行以上代码输出结果例如以下：

Name :  Zara ,Salary:  2000
Name :  Manni ,Salary:  5000
Total Employee 2

你能够加入，删除，改动类的属性，例如以下所看到的：

emp1.age = 7  # 加入一个 'age' 属性
emp1.age = 8  # 改动 'age' 属性
del emp1.age  # 删除 'age' 属性

你也能够使用下面函数的方式来訪问属性：

• getattr(obj, name[, default]) : 訪问对象的属性。

• hasattr(obj,name) : 检查是否存在一个属性。
• setattr(obj,name,value) : 设置一个属性。假设属性不存在，会创建一个新属性。

• delattr(obj, name) : 删除属性。

hasattr(emp1, 'age')    # 假设存在 'age' 属性返回 True。
getattr(emp1, 'age')    # 返回 'age' 属性的值
setattr(emp1, 'age', 8) # 加入属性 'age' 值为 8
delattr(empl, 'age')    # 删除属性 'age'

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Python内置类属性

• __dict__ : 类的属性（包括一个字典。由类的数据属性组成）
• __doc__ :类的文档字符串
• __name__: 类名
• __module__: 类定义所在的模块（类的全名是'__main__.className'，假设类位于一个导入模块mymod中。那么className.__module__ 等于 mymod）
• __bases__ : 类的全部父类构成元素（包括了以个由全部父类组成的元组）

Python内置类属性调用实比例如以下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '全部员工的基类'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

运行以上代码输出结果例如以下：

Employee.__doc__: 全部员工的基类
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': <function displayCount at 0x10a939c80>, 'empCount': 0, 'displayEmployee': <function displayEmployee at 0x10a93caa0>, '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': <function __init__ at 0x10a939578>}

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python对象销毁(垃圾回收)

同Java语言一样，Python使用了引用计数这一简单技术来追踪内存中的对象。

在Python内部记录着全部使用中的对象各有多少引用。

一个内部跟踪变量，称为一个引用计数器。

当对象被创建时， 就创建了一个引用计数， 当这个对象不再须要时， 也就是说， 这个对象的引用计数变为0 时， 它被垃圾回收。可是回收不是"马上"的， 由解释器在适当的时机，将垃圾对象占用的内存空间回收。

a = 40      # 创建对象  <40>
b = a       # 添加引用， <40> 的计数
c = [b]     # 添加引用.  <40> 的计数

del a       # 降低引用 <40> 的计数
b = 100     # 降低引用 <40> 的计数
c[0] = -1   # 降低引用 <40> 的计数

垃圾回收机制不仅针对引用计数为0的对象。相同也能够处理循环引用的情况。循环引用指的是，两个对象相互引用。可是没有其它变量引用他们。

这样的情况下，仅使用引用计数是不够的。

Python 的垃圾收集器实际上是一个引用计数器和一个循环垃圾收集器。作为引用计数的补充， 垃圾收集器也会留心被分配的总量非常大（及未通过引用计数销毁的那些）的对象。

在这样的情况下， 解释器会暂停下来， 试图清理全部未引用的循环。

实例

析构函数 __del__ ，__del__在对象销毁的时候被调用。当对象不再被使用时，__del__方法运行：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Point:
   def __init__( self, x=0, y=0):
      self.x = x
      self.y = y
   def __del__(self):
      class_name = self.__class__.__name__
      print class_name, "销毁"

pt1 = Point()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 打印对象的id
del pt1
del pt2
del pt3

以上实例运行结果例如以下：

3083401324 3083401324 3083401324
Point 销毁

注意：通常你须要在单独的文件里定义一个类，

类的继承

面向对象的编程带来的主要优点之中的一个是代码的重用，实现这样的重用的方法之中的一个是通过继承机制。继承全然能够理解成类之间的类型和子类型关系。

须要注意的地方：继承语法 class 派生类名（基类名）：//... 基类名写作括号中。基本类是在类定义的时候。在元组之中指明的。

在python中继承中的一些特点：

• 1：在继承中基类的构造（__init__()方法）不会被自己主动调用。它须要在其派生类的构造中亲自专门调用。

• 2：在调用基类的方法时，须要加上基类的类名前缀，且须要带上self參数变量。差别于在类中调用普通函数时并不须要带上self參数
• 3：Python总是首先查找相应类型的方法，假设它不能在派生类中找到相应的方法，它才開始到基类中逐个查找。

  （先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找）。

假设在继承元组中列了一个以上的类，那么它就被称作"多重继承" 。

语法：

派生类的声明。与他们的父类相似，继承的基类列表跟在类名之后。例如以下所看到的：

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
   'Optional class documentation string'
   class_suite

实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Parent:        # 定义父类
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "调用父类构造函数"

   def parentMethod(self):
      print '调用父类方法'

   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr

   def getAttr(self):
      print "父类属性 :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # 定义子类
   def __init__(self):
      print "调用子类构造方法"

   def childMethod(self):
      print '调用子类方法 child method'

c = Child()          # 实例化子类
c.childMethod()      # 调用子类的方法
c.parentMethod()     # 调用父类方法
c.setAttr(200)       # 再次调用父类的方法
c.getAttr()          # 再次调用父类的方法

以上代码运行结果例如以下：

调用子类构造方法
调用子类方法 child method
调用父类方法
父类属性 : 200

你能够继承多个类

class A:        # 定义类 A
.....

class B:         # 定义类 B
.....

class C(A, B):   # 继承类 A 和 B
.....

你能够使用issubclass()或者isinstance()方法来检測。

• issubclass() - 布尔函数推断一个类是还有一个类的子类或者子孙类，语法：issubclass(sub,sup)
• isinstance(obj, Class) 布尔函数假设obj是Class类的实例对象或者是一个Class子类的实例对象则返回true。

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方法重写

假设你的父类方法的功能不能满足你的需求。你能够在子类重写你父类的方法：

实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

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

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

c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法

运行以上代码输出结果例如以下：

调用子类方法

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基础重载方法

下表列出了一些通用的功能，你能够在自己的类重写：

序号	方法, 描写叙述 & 简单的调用
1	__init__ ( self [,args...] ) 构造函数 简单的调用方法: obj = className(args)
2	__del__( self ) 析构方法, 删除一个对象 简单的调用方法 : dell obj
3	__repr__( self ) 转化为供解释器读取的形式 简单的调用方法 : repr(obj)
4	__str__( self ) 用于将值转化为适于人阅读的形式 简单的调用方法 : str(obj)
5	__cmp__ ( self, x ) 对象比較 简单的调用方法 : cmp(obj, x)

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运算符重载

Python相同支持运算符重载。实比例如以下：

#!/usr/bin/python

class Vector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b

   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print v1 + v2

以上代码运行结果例如以下所看到的:

Vector(7,8)

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类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有。不能在类地外部被使用或直接訪问。

在类内部的方法中使用时self.__private_attrs。

类的方法

在类地内部，使用defkeyword能够为类定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包括參数self,且为第一个參数

类的私有方法

__private_method：两个下划线开头，声明该方法为私有方法。不能在类地外部调用。在类的内部调用 self.__private_methods

实例

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class JustCounter:
	__secretCount = 0  # 私有变量
	publicCount = 0    # 公开变量

	def count(self):
		self.__secretCount += 1
		self.publicCount += 1
		print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.publicCount
print counter.__secretCount  # 报错。实例不能訪问私有变量

Python 通过改变名称来包括类名:

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 17, in <module>
    print counter.__secretCount  # 报错。实例不能訪问私有变量
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python不同意实例化的类訪问私有数据，但你能够使用 object._className__attrName 訪问属性，将例如以下代码替换以上代码的最后一行代码：

.........................
print counter._JustCounter__secretCount

运行以上代码，运行结果例如以下：

1
2
2
2