【python基础教程】（9）Python3 面向对象

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。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。

如果你以前没有接触过面向对象的编程语言，那你可能需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基本的面向对象的概念，这样有助于你更容易的学习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。

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。它定义了该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，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
• 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。

和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

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:

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class MyClass:
    """
    创建一个简单的实例
    """
    i = "hello.i"

    @property
    def yin(self):
        return "hello.yin"


# 实例化类
x = MyClass()
print("调用MyClass类中的属性i为：", x.i)
print("调用MyClass类中的方法yin为：", x.yin)

 

 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。

执行以上程序输出结果为：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
调用MyClass类中的属性i为： hello.i
调用MyClass类中的方法yin为： hello.yin

Process finished with exit code 0

 

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:

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class MyClass:

    def __init__(self, test1, test2):
        self.t1 = test1
        self.t2 = test2


x = MyClass(3, -4.5)
print(x.t1, x.t2)

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
3 -4.5

Process finished with exit code 0

 

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。

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class MyClass:

    def test(self):
        print(self)
        print(self.__class__)


x = MyClass()
x.test()

 

 执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
<__main__.MyClass object at 0x00000188C34C86C8>
<class '__main__.MyClass'>

Process finished with exit code 0

 

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

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class MyClass:

    # 定义基本属性
    name = ''
    ages = 0

    # 定义私有属性，外部无法访问
    _weight = 0

    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.ages = a
        self._weight = w

    def hello(self):
        print("hello,{0}，我知道你今年{1}岁了~".format(self.name, self.ages))


x = MyClass("yin", 26, 75)
x.hello()

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
hello,yin，我知道你今年26岁了~

Process finished with exit code 0

 

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(BaseClassName):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

 

子类（派生类 DerivedClassName）会继承父类（基类 BaseClassName）的属性和方法。

BaseClassName（实例中的基类名）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):

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class People:
    # 定义基础属性
    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 seek(self):
        print("我的名字叫做{0}，今年{1}岁了~".format(self.name, self.age))


# 单继承示例，继承People类
class Grade(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 seek(self):
        print("我的名字叫做{0}，今年{1}岁了，正在读{2}年级~".format(self.name, self.age, self.grade))


x = Grade("yin", 26, 75, "博士")
x. seek()

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
我的名字叫做yin，今年26岁了，正在读博士年级~

Process finished with exit code 0

 

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。

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename: MyClassTest


class People:
    # 定义基础属性
    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 seek(self):
        print("我的名字叫做{0}，今年{1}岁了~".format(self.name, self.age))


# 单继承示例，继承People类
class Grade(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 seek(self):
        print("我的名字叫做{0}，今年{1}岁了，正在读{2}年级~".format(self.name, self.age, self.grade))


# 另一个类
class Speaker:
    topic = ''
    name = ''

    def __init__(self, n, t):
        self.name = n
        self.topic = t

    def seek(self):
        print("我叫{0}，我是一名演说家，我演讲的主题是{1}！".format(self.name, self.topic))


# 多继承
class Sample(Speaker, Grade):

    def __init__(self, n, a, w, g, t):
        Grade.__init__(self, n, a, w, g)
        Speaker.__init__(self, n, t)


x = Sample("yin", 26, 75, "博士", "Python")
x. seek()

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/MyClassTest.py
我叫yin，我是一名演说家，我演讲的主题是Python！

Process finished with exit code 0

 

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：

#!/usr/bin/python3
 
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：

调用子类方法
调用父类方法

 

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。

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使用 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。

# -*- coding:utf-8 -*-
# filename:Class.py


class JustCounter:

    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0  # 公开变量

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


count = JustCounter()
count.counter()
count.counter()
print(count.publicCount)
print(count.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/Class.py
1
Traceback (most recent call last):
2
2
  File "D:/00test/base_practice/Class.py", line 20, in <module>
    print(count.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

Process finished with exit code 1

 

 

 

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：

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)
print(v2)
print(v1 + v2)

 

执行结果：

C:\Users\yzp\PycharmProjects\base_practice\Scripts\python.exe D:/00test/base_practice/Class.py
Vector (2, 10)
Vector (5, -2)
Vector (7, 8)

Process finished with exit code 0

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。