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Python:面向对象编程

Python:面向对象编程

作者: DramaScript | 来源:发表于2018-01-18 15:21 被阅读16次

    面向对象是什么我就不说了,直接上要点。

    类与实例

    在Python中如何定义类与创建类的实例?又如何指定构造函数呢?如下:

    # class后面紧接着是类名,即Student,类名通常是大写开头的单词,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的,继承的概念我们后面再讲,
    # 通常,如果没有合适的继承类,就使用object类,这是所有类最终都会继承的类。
    class Person(object):
        name = ''
        score = 0
    
        # 由于类可以起到模板的作用,因此,可以在创建实例的时候,把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法,
        # 在创建实例的时候,就把name,score等属性绑上去,这个也就类似java的构造函数
        def __init__(self, name, score):
            self.name = name
            self.score = score
    
    
    # 创建实例是通过类名+()实现的
    p = Person('张三',18)
    
    # 变量p指向的就是一个Person的实例,后面的0x000000000210CEB8是内存地址
    print(p)
    # Person本身则是一个类
    print(Person)
    # 给实例p绑定一个name属性
    p.name = '李四'
    print(p.name,p.score)
    

    注意:特殊方法“init”前后分别有两个下划线!!!

    注意到init方法的第一个参数永远是self,表示创建的实例本身,因此,在init方法内部,就可以把各种属性绑定到self,因为self就指向创建的实例本身。
    有了init方法,在创建实例的时候,就不能传入空的参数了,必须传入与init方法匹配的参数,但self不需要传,Python解释器自己会把实例变量传进去。

    和普通的函数相比,在类中定义的函数只有一点不同,就是第一个参数永远是实例变量self,并且,调用时,不用传递该参数。除此之外,类的方法和普通函数没有什么区别,所以,你仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

    访问限制

    这里就说说对象是如何进行封装的,如何限定变量访问的,如何提供外部接口访问类中的变量的。

    class Student(object):
    
        # 如果要让内部属性不被外部访问,可以把属性的名称前加上两个下划线__,在Python中,实例的变量名如果以__开头,
        # 就变成了一个私有变量(private),只有内部可以访问,外部不能访问
        def __init__(self, name, score):
            self.__name = name
            self.__score = score
    
        # 下面定义变量的get方法来获取私有变量的值
        def get_name(self):
            return self.__name
    
        def get_score(self):
            return self.__score
    
        # 通过set方法来设置私有变量的值
        def set_score(self, score):
            self.__score = score
    
        def set_name(self,name):
            self.__name = name
    
        def print_score(self):
            print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))
    
    # 这个时候student就不能调用student.__name来访问了,要不然会报错的。
    student = Student('张三',100)
    # 可以通过get方法来获取私有变量
    student.print_score()
    # 通过set方法来改变私有变量的值
    student.set_name('李白')
    student.set_score(120)
    student.print_score()
    
    # 注意以下写法:表面上看,外部代码“成功”地设置了__name变量,但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量!
    # 内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name,而外部代码给bart新增了一个__name变量。
    student._name = 'sss'
    print(student._name)
    print(student.get_name())
    
    # 结果
    张三: 100
    李白: 120
    sss
    李白
    

    需要注意的是,在Python中,变量名类似xxx的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊变量,特殊变量是可以直接访问的,不是private变量,所以,不能用namescore这样的变量名。

    有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问”。

    双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢?其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name,所以,仍然可以通过_Student__name来访问__name变量:

    # 但是强烈建议你不要这么干,因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名。
    student._Student__name
    

    总的来说就是,Python本身没有任何机制阻止你干坏事,一切全靠自觉。

    继承和多态

    继承

    在Python中如何继承?其实在如何定义类的时候说到过,看如下代码:

    class Father():
        def hair(self):
            print('我的头发是黑色')
    
    class Son(Father):
        def hair(self):
            print('我的是白色')
    
    Son().hair()
    

    上面,son继承了father类。这就是继承。

    多态

    首先说说为啥有多态吧,首先必须要有继承,才会有多态,上面的Son继承了Father类,并且覆盖改变了hair方法,这就体现了Son是多态,表现一个类的多种不同形态。其实多态也体现了“开闭”的设计原则:

    对扩展开放:允许新增Animal子类;
    对修改封闭:不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

    看看下面示例,体现多态的好处了:

    class Father():
        def hair(self):
            print('我的头发是黑色')
    
    class Mother():
        def hair(self):
            print('我的头发是黄色')
    
    class Son(Father):
        def hair(self):
            print('我的是白色')
    
    class Daughter(Father):
        def hair(self):
            print('我的是红色')
    
    
    def testHair(father):
        father.hair()
    
    testHair(Son())
    testHair(Daughter())
    # 下面的代码有意思,体现了什么是“file-like object“的概念
    testHair(Mother())
    

    多态的好处就是,当我们需要传入Son、Daughter……时,我们只需要接收Father类型就可以了,因为Son、Daughter……都是Father类型,然后,按照Father类型进行操作即可。由于Father类型有hair()方法,因此,传入的任意类型,只要是Father类或者子类,就会自动调用实际类型的hair方法,这就是多态的意思:

    对于一个变量,我们只需要知道它是Father类型,无需确切地知道它的子类型,就可以放心地调用hair()方法,而具体调用的hair()方法是作用在Father、Son、Daughter对象上,由运行时该对象的确切类型决定,这就是多态真正的威力:调用方只管调用,不管细节,而当我们新增一种Father的子类时,只要确保hair()方法编写正确,不用管原来的代码是如何调用的。

    注意到上面的这段代码:

    def testHair(father):
        father.hair()
    

    其中的参数是个变量father,这个变量没有明确的指定是Father对象,只是需要满足有一个hair()函数就可以。这个和Java相比就有很大的差距了,这就是动态语言的“鸭子类型”,它并不要求严格的继承体系,一个对象只要“看起来像鸭子,走起路来像鸭子”,那它就可以被看做是鸭子。

    判断对象类型

    对于普通对象如何判断类型?那么对于继承class对象又如何判断类型?看如下示例:

    import types
    
    def fn():
        pass
    
    # 判断基本类型,返回对应的类型
    print(type(1) == int)
    # 判断引用类型
    print(type('123') == str)
    # 判断对象是否是函数,可以使用types模块中定义的常量
    # 判断是否是sys内的函数
    print(type(abs) == types.BuiltinFunctionType)
    # 判断是否是自定义函数
    print(type(fn) == types.FunctionType)
    # 判断是否是匿名函数
    print(type(lambda x: x) == types.LambdaType)
    # 判断是否是生成器
    print(type(x for x in range(10)) == types.GeneratorType)
    
    class A(object):
        pass
    
    class B(A):
        pass
    
    class C(B):
        pass
    
    # 对于class的继承关系来说,使用type()就很不方便。我们要判断class的类型,可以使用isinstance()函数。
    a = A()
    b = B()
    c = C()
    
    print(isinstance(b,A))
    print(isinstance(c,B))
    print(isinstance(c,A))
    # b 就不是C类型了
    print(isinstance(b,C))
    
    # 还可以判断一个变量是否是某些类型中的一种,比如下面的代码就可以判断是否是list或者tuple,dict:
    print(isinstance([1, 2, 3], (list, tuple)))
    print(isinstance((1, 2, 3), (list, tuple)))
    print(isinstance({'a':1,'b':2}, (list, tuple)))
    

    总是优先使用isinstance()判断类型,可以将指定类型及其子类“一网打尽”。

    如何获取对象信息

    下面演示如何获取对象所有方法,属性:

    # 如果要获得一个对象的所有属性和方法,可以使用dir()函数,它返回一个包含字符串的list,比如,获得一个str对象的所有属性和方法
    print(dir('A'))
    # 类似__xxx__的属性和方法在Python中都是有特殊用途的,比如__len__方法返回长度。在Python中,如果你调用len()函数试图获取一个对象的长度,
    # 实际上,在len()函数内部,它自动去调用该对象的__len__()方法,所以,下面的代码是等价的
    print('A'.__len__())
    print(len('A'))
    
    
    # 我们自己写的类,如果也想用len(myObj)的话,就自己写一个__len__()方法
    class A(object):
        def __init__(self):
            self.x = 9
            self.y = 10
    
        def __len__(self):
            return 10000
    
        def add(self):
            return self.x * self.y
    
    
    print(A().__len__())
    
    # 配合getattr()、setattr()以及hasattr(),我们可以直接操作一个对象的状态:
    a = A()
    # 有属性'x'吗?
    print(hasattr(a, 'x'))
    # 设置一个属性'y'
    setattr(a, 'y', 20)
    print(getattr(a, 'y'))
    # 可以传入一个default参数,如果属性不存在,就返回默认值:
    print(getattr(a, 'z', 404))
    # 获取对象的方法
    print(hasattr(a, 'add'))
    # 获取属性'add'并赋值到变量fn, 调用fn()与调用a.add()是一样的
    fn = getattr(a, 'add')
    print(fn())
    

    实例属性和类属性

    由于Python是动态语言,根据类创建的实例可以任意绑定属性,也可以直接在class中定义属性,这种属性是类属性,归Student类所有,需要注意的是:

    在编写程序的时候,千万不要对实例属性和类属性使用相同的名字,因为相同名称的实例属性将屏蔽掉类属性,但是当你删除实例属性后,再使用相同的名称,访问到的将是类属性。

    class A(object):
        # 这种属性是类属性,归A类所有
        name = "123"
    
        def __init__(self, a):
            self.a = a
    
    # 给实例绑定属性的方法是通过实例变量,或者通过self变量
    a = A('a')
    a.c = "你好"
    print(a.c)
    # 打印name属性,因为实例并没有name属性,所以会继续查找class的name属性
    print(a.name)
    # 打印类的name属性
    print(A.name)
    # 给实例绑定name属性
    a.name = '李四'
    # 由于实例属性优先级比类属性高,因此,它会屏蔽掉类的name属性
    print(a.name)
    # 但是类属性并未消失,用Student.name仍然可以访问
    print(A.name)
    # 如果删除实例的name属性,再次调用s.name,由于实例的name属性没有找到,类的name属性就显示出来了
    del a.name
    print(a.name)
    
    # 结果
    你好
    123
    123
    李四
    123
    123
    

    实例属性属于各个实例所有,互不干扰;
    类属性属于类所有,所有实例共享一个属性;
    不要对实例属性和类属性使用相同的名字,否则将产生难以发现的错误。

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