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Hanpeng Chen的个人博客

Python从小白到攻城狮(14)——面向对象

本文于 914 天之前发表,文中内容可能已经过时。

面向对象编程

面向对象编程——Object Oriented Programming,简称OOP,是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元,一个对象包含了数据和操作数据的函数。

Python从设计之初就是一门面向对象的编程语言,因此,在Python中创建一个类和对象很容易。本节我们将详细介绍Python的面向对象编程。

接下来我们看一下面向对象的一些基本特征。

面向对象技术简介

  • 类(class):用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了改集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
  • 方法:类中定义的函数。
  • 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其实例对象的相关的数据。
  • 方法重写:如果从父类继承的方法不能满足子类的需求,可以对其进行改写,这个过程叫方法的覆盖(override),也称为方法的重写。
  • 局部变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。
  • 实例变量:在类的声明中,属性是用变量来表示的。这种变量就称为实例变量,是在类声明的内部但是在类的其他成员方法之外声明的。
  • 继承:即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如,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。
  • 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。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

在Python中,通过class关键字来定义类。class后面紧接着是类名,类名通常是大写开头的单词。

语法格式如下:

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class ClassName:
<statement1>
.
.
.
<statementN>

类实例化后,可以使用其属性,实际上,创建一个类后,可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作:属性引用和实例化。

属性引用使用和Python中所有的属性引用一样的标准语法:obj.name

类对象创建后,类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义如下:

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class MyClass:
i = 123
def f(self):
return 'hello world'

# 实例化类
x = MyClass()

# 访问类的属性和方法
print("MyClass类的属性 i 为:", x.i)
print("MyClass类的方法 f 输出:", x.f())

上面的代码创建了一个新的类实例,并将该对象赋给局部变量x,x为空的对象。

运行代码得到下面结果:

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MyClass类的属性 i 为: 123
MyClass类的方法 f 输出: hello world

类有一个名为__init__()的特殊方法(构造方法),该方法在类实例化时会自动调用,如下所示:

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def __init__(self):
self.data = []

类定义了init()方法,类的实例化操作会自动调用init()方法。如下实例化类MyClass,对应的init()方法就会被调用:

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x = MyClass()

当然,init()方法可以有参数,参数通过init()传递到类的实例化操作上,例如:

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class Complex:
def __init__(self, realpart, imagpart):
self.r = realpart
self.i = imagpart
x = Complex(1, -1)
print(x.r, x.i)

self代表类的实例,而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称,按照惯例它的名称是self

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class Test:
def prt(self):
print(self)
print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为:

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<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test

从执行结果可以很明显的看出,self 代表的是类的实例,代表当前对象的地址,而 self.class 则指向类。

self 不是 python 关键字,我们把他换成 runoob 也是可以正常执行的:

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class Test:
def prt(runoob):
print(runoob)
print(runoob.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为:

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<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test

类的方法

在类的内部,使用def关键字来定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数self,且self为第一个参数,self代表的是类的实例。

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#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

# 实例化类
p = people('runoob',10,30)
p.speak()

继承

在OOP程序设计中,当我们定义一个class的时候,可以从某个现有的class继承,新的class称为子类(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。

继承最大的好处是子类获得了父类的全部功能。

Python同样支持类的继承。

派生类的定义如下:

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class DerivedClassName(BaseClassName1):
statement

BaseClassName(基类)必须与派生类定义在一个作用域内。除了类,还可以用表达式,基类定义在另一个模块中时这一点非常有用。例如:

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class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
...

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#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

s = student('ken',10,60,3)
s.speak()

多继承

python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义如下:

需要注意圆括号中基类的顺序,若是基类中有相同的方法名,而在子类使用时未指定,python从左至右搜索,即方法在子类中未找到时,从左到右查找基类中是否包含方法。

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class DerivedClass(Base1, Base2, Base3):
statement

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#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

#另一个类,多重继承之前的准备
class speaker():
topic = ''
name = ''
def __init__(self,n,t):
self.name = n
self.topic = t
def speak(self):
print("我叫 %s,我是一个演说家,我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))

#多重继承
class sample(speaker,student):
a =''
def __init__(self,n,a,w,g,t):
student.__init__(self,n,a,w,g)
speaker.__init__(self,n,t)

test = sample("Tim",25,80,4,"Python")
test.speak() #方法名同,默认调用的是在括号中排前地父类的方法

方法重写

如果父类方法的功能不能满足需求,可以在子类中重写父类的方法。

示例如下:

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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
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法

super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

执行以上程序输出结果为:

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调用子类方法
调用父类方法

类属性和方法

类的私有属性

__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs

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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,实例不能访问私有变量

类的方法

在类的内部,使用 def 关键字来定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数 self,且为第一个参数,self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的,也可以使用 this,但是最好还是按照约定是用 self。

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,只能在类的内部调用 ,不能在类的外部调用。self.__private_methods。

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class Site:
def __init__(self, name, url):
self.name = name # public
self.__url = url # private

def who(self):
print('name : ', self.name)
print('url : ', self.__url)

def __foo(self): # 私有方法
print('这是私有方法')

def foo(self): # 公共方法
print('这是公共方法')
self.__foo()

x = Site('菜鸟教程', 'www.runoob.com')
x.who() # 正常输出
x.foo() # 正常输出
x.__foo() # 报错

类的专有方法:

  • init : 构造函数,在生成对象时调用
  • del : 析构函数,释放对象时使用
  • repr : 打印,转换
  • setitem : 按照索引赋值
  • getitem: 按照索引获取值
  • len: 获得长度
  • cmp: 比较运算
  • call: 函数调用
  • add: 加运算
  • sub: 减运算
  • mul: 乘运算
  • truediv: 除运算
  • mod: 求余运算
  • pow: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载,我们可以对类的专有方法进行重载,实例如下:

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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)

文中示例代码python-learning

未完待续,持续更新中……

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