>>> from env_helper import info; info()
页面更新时间: 2020-07-05 21:27:24
操作系统/OS: Linux-4.19.0-9-amd64-x86_64-with-debian-10.4 ;Python: 3.7.3
2.1. Python3 面向对象¶
Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,正因为如此,在Python中创建一个类和对象是很容易的。
面向对象¶
面向对象就是把“对象”作为程序的基本单元。那么“对象”到底是什么呢? 万物皆对象,现实世界中的任何事物都可以称之为对象。 “对象”就是对事物的一种抽象描述。
人们发现,现实世界中的事物,都可以用“数据”和“能力”来描述。 比如我要描述一个人,“数据”就是他的年龄、性别、身高体重等,“能力”就是他能做什么工作,承担什么样的责任等。 描述一台电视,“数据”就是它的屏幕尺寸、亮度等,“能力”就是播放《新闻联播》等。
接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。
面向对象的基本概念¶
类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。通俗点说,类就是一个模板,它描述了一类对象的属性和方法。例如,动物是一个类,它的属性有:门、纲、目、科、属、种;方法有:走、叫、吃等。
对象:对象就是类的实例。比如,“动物”是一个类,“浣熊”就是动物类的一个实例。对象包括两个数据成员(类变量和实例变量)和方法。
实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。比如,在动物类中创建一个“浣熊”的过程,就是类的实例化。
数据成员:用于处理类及其实例对象的相关的数据,它包括类变量和实例变量。
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。简单的说,在class内的,但不在class的方法内的变量,就是类变量。
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。简单的说,在class的方法内的,用self修饰的变量,就是实例变量。
方法:类中定义的函数。
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。比如,很多动物都是晚上休息、白天活动,而“猫头鹰”却是白天休息、晚上活动,所以,在创建“猫头鹰”这个子类时,就可以重写它的作息方法。
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。比如,“浣熊”继承了“动物”,“浣熊”是“动物”的子类,“动物”是“浣熊”的父类。
Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能:类的继承机制允许多个基类,派生类可以覆盖基类中的任何方法,方法中可以调用基类中的同名方法。
对象可以包含任意数量和类型的数据。
类定义¶
语法格式如下:
class ClassName:
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
类实例化后,可以使用其属性,实际上,创建一个类之后,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。所以如果类定义是这样:
>>> class MyClass:
>>> """一个简单的类实例"""
>>> i = 12345
>>> 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 输出为:", x.f())
MyClass 类的属性 i 为: 12345
MyClass 类的方法 f 输出为: hello world
以上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。
很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为
__init__()
的特殊方法(构造方法),像下面这样:
def __init__(self):
self.data = []
类定义了__init__()
方法的话,类的实例化操作会自动调用__init__()
方法。所以在下例中,可以这样创建一个新的实例:
>>> 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:
>>> class Complex:
>>> def __init__(self, realpart, imagpart):
>>> self.r = realpart
>>> self.i = imagpart
>>> x = Complex(3.0, -4.5)
>>> print(x.r, x.i) # 输出结果:3.0 -4.5
3.0 -4.5
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
。
>>> class Test:
>>> def prt(self):
>>> print(self)
>>> print(self.__class__)
>>>
>>> t = Test()
>>> t.prt()
<__main__.Test object at 0x7fa1e4cd2c18>
<class '__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:
>>> class Test:
>>> def prt(runoob):
>>> print(runoob)
>>> print(runoob.__class__)
>>>
>>> t = Test()
>>> t.prt()
<__main__.Test object at 0x7f1af85159a0>
<class '__main__.Test'>
类的方法¶
在类地内部,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。
类定义如下:
>>> class people:
>>> name = ''
>>> age = 0
>>> __weight = 0
>>>
>>> def __init__(self,n,a,w):
>>> '''定义构造方法'''
>>> self.name = n
>>> self.age = a
>>> self.__weight = w
>>> def speak(self):
>>> print(f"{self.name} 说: 我 {self.age} 岁。")
实例化类:
>>> p = people('osego',10,30)
>>> p.speak()
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-7b6036dacfae> in <module>
----> 1 p = people('osego',10,30)
2 p.speak()
NameError: name 'people' is not defined
注意上面定义的 __weight
变量。这种定义的变量称为私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问。
继承¶
Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承,类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:
class DerivedClassName(BaseClassName1):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
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。
BaseClassName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:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
>>>
>>> #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)
>>> )
实例化,并查看:
>>> s = student('ken',10,60,3)
>>> s.speak()
ken 说: 我 10 岁了,我在读 3 年级
多继承¶
Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:
class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
需要注意圆括号中父类的顺序,若是父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,从左到右查找父类中是否包含方法。
>>> #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
我叫 Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是 Python
方法重写¶
如果你的父类方法的功能不能满足你的需求,你可以在子类重写你父类的方法,实例如下:
>>> 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
调用子类方法
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访问。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 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
,不能在类地外部调用。self.__private_methods。
实例¶
类的私有属性实例如下:
>>> 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)
1
2
2
报错,实例不能访问私有变量
>>> # print (counter.__secretCount)
类的私有方法实例如下:
>>> 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('osego', 'http://www.osgeo.cn/')
下面两个方法都会正常执行:
>>> x.who()
>>> x.foo()
name : osego
url : http://www.osgeo.cn/
这是公共方法
这是私有方法
但下面就会报错:
>>> # x.__foo()
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
__div__: 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:
>>> 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)
>>> v1 + v2
<__main__.Vector at 0x7fa1e5516cc0>
>>> print (v1 + v2)
Vector (7, 8)