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一篇总结编码细节与注意事项,概括Python面向对象基础!

一篇总结编码细节与注意事项,概括Python面向对象基础!

作者: 48e0a32026ae | 来源:发表于2018-12-11 14:46 被阅读0次

    在前面,我用了3篇文章解释python的面向对象:

    面向对象:从代码复用开始

    面向对象:设置对象属性

    类和对象的名称空间

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    本篇是第4篇,用一个完整的示例来解释面向对象的一些细节。

    例子的模型是父类Employe和子类Manager,从类的定义开始,一步步完善直到类变得完整。

    定义Employe类

    现在,假设Employe类有3个属性:名字name、职称job和月薪水pay。

    定义这个类:

    class Employe():

    def __init__(self, name, job=None, pay=0):

    self.name = name

    self.job = job

    self.pay = pay

    这里为__init__()的job参数提供了默认值:None,表示这个员工目前没有职称。对于没有职称的人,pay当然也应该是0。这样创建Employe对象的时候,可以只给参数name。

    例如:

    if __name__ == "__main__":

    longshuai = Employe("Ma Longshuai")

    xiaofang = Employe("Gao Xiaofang", job="accountant", pay=15000)

    上面的if判断表示这个py文件如果当作可执行程序而不是模块,则执行if内的语句,如果是以模块的方式导入这个文件,则if内的语句不执行。这种用法在测试模块代码的时候非常方便。

    运行该py文件,得到结果:

    <__main__.Employe object at 0x01321690>

    <__main__.Employe object at 0x01321610>

    添加方法

    每个Employe对象的name属性由姓、名组成,中间空格分隔,现在想取出每个对象的名。对于普通的姓 名字符串,可以使用字符串工具的split()函数来处理。

    例如:

    >>> name = "Ma Longshuai"

    >>> name.split()[-1]

    'Longshuai'

    于是可以在longshuai和xiaofang这两个Employe对象上:

    print(longshuai.name.split()[-1])

    print(xiaofang.name.split()[-1])

    结果:

    Longshuai

    Xiaofang

    与之类似的,如果想要为员工按10%加薪水,可以在每个Employe对象上:

    xiaofang.pay *= 1.1

    print(xiaofang.pay)

    无论是截取name的名部分,还是加薪水的操作,都是Employe共用的,每个员工都可以这样来操作。所以,更合理的方式是将它们定义为类的方法,以便后续的代码复用:

    class Employe():

    def __init__(self, name, job=None, pay=0):

    self.name = name

    self.job = job

    self.pay = pay

    def lastName(self):

    return self.name.split()[-1]

    def giveRaise(self, percent):

    self.pay = int(self.pay * (1 + percent))

    if __name__ == "__main__":

    longshuai = Employe("Ma Longshuai")

    xiaofang = Employe("Gao Xiaofang", job="accountant", pay=15000)

    print(longshuai.lastName())

    print(xiaofang.lastName())

    xiaofang.giveRaise(0.10)

    print(xiaofang.pay)

    上面的giveRaise()方法中使用了int()进行类型转换,因为整数乘以一个小数,返回结果会是一个小数(例如15000 * 0.1 = 1500.0)。这里我们不想要这个小数,所以使用int()转换成整数。

    定义子类并重写父类方法

    现在定义Employe的子类Manager。

    class Manager(Employe):

    Manager的薪水计算方式是在原有薪水上再加一个奖金白分别,所以要重写父类的giveRaise()方法。有两种方式可以重写:

    完全否定父类方法

    在父类方法的基础上进行扩展

    虽然有了父类的方法,拷贝修改很方便,但第一种重写方式仍然是不合理的。合理的方式是采用第二种。

    下面是第一种方式重写:

    class Manager(Employe):

    def giveRaise(self, percent, bonus=0.10):

    self.pay = int(self.pay * (1 + percent + bonus))

    这种重写方式逻辑很简单,但是完全否定了父类的giveRaise()方法,完完全全地重新定义了自己的方法。这种方式不合理,因为如果修改了Employe中的giveRaise()计算方法,Manager中的giveRaise()方法也要修改。

    下面是第二种在父类方法基础上扩展,这是合理的重写方式。

    class Manager(Employe):

    def giveRaise(self, percent, bonus=0.10):

    Employe.giveRaise(self, percent + bonus)

    第二种方式是在自己的giveRaise()方法中调用父类的giveRaise()方法。这样的的好处是在需要修改薪水计算方式时,要么只需修改Employe中的,要么只需修改Manager中的,不会同时修改多个。

    另外注意,上面是通过硬编码的类名Employe来调用父类方法的,python中没有其它方法,只能通过这种硬编码的方式。但好在并没有任何影响。因为调用时明确指定了第一个参数为self,而self代表的是对象自身,所以逻辑上仍然是对本对象的属性self.pay进行修改。

    测试下:

    if __name__ == "__main__":

    wugui = Manager("Wu Xiaogui", "mgr", 15000)

    wugui.giveRaise(0.1, 0.1)

    print(wugui.pay)

    一般在重写方法的时候,只要允许,就应该选择在父类基础上进行扩展重写。如果真的需要定义完全不同的方法,可以不要重写,而是在子类中定义新的方法。当然,如果真的有需求要重写,且又要否定父类方法,那也没办法,不过这种情况基本上都是因为在类的设计上不合理。

    定制子类构造方法

    对于子类Manager,每次创建对象的时候其实没有必要去传递一个参数"job=mgr"的参数,因为这是这个子类自然具备的。于是,在构造Manager对象的时候,可以让它自动设置"job=mgr"。

    所以,在Manager类中重写__init__()。既然涉及到了重写,就有两种方式:(1)完全否定父类方法,(2)在父类方法上扩展。无论何时,总应当选第二种。

    以下是Manager类的定义:

    class Manager(Employe):

    def __init__(self, name, pay):

    Employe.__init__(self, name, "mgr", pay)

    def giveRaise(self, percent, bonus=0.10):

    Employe.giveRaise(self, percent + bonus)

    现在构造Manager对象的时候,只需给name和pay就可以:

    if __name__ == "__main__":

    wugui = Manager("Wu Xiaogui", 15000)

    wugui.giveRaise(0.1, 0.1)

    print(wugui.pay)

    子类必须重写方法

    有些父类中的方法可能会要求子类必须重写。

    本文的这个示例不好解释这一点。下面简单用父类Animal、子类Horse、子类Sheep、子类Cow来说明,这个例子来源于我写的面向对象相关的第一篇文章:从代码复用开始。

    现在要为动物定义叫声speak()方法,方法的作用是输出"谁发出了什么声音"。看代码即可理解:

    class Animal:

    def __init__(self, name):

    self.name = name

    def speak(self):

    print(self.name + " speak " + self.sound())

    def sound(self):

    raise NotImplementedError("you must override this method")

    在这段代码中,speak()方法调用了sound()方法,但Animal类中的sound()方法却明确抛出异常"你必须自己实现这个方法"。

    为什么呢?因为每种动物发出的叫声不同,而这里又是通过方法来返回叫声的,不是通过属性来表示叫声的,所以每个子类必须定义自己的叫声。如果子类不定义sound(),子类对象调用self.sound()就会搜索到父类Animal的名称空间上,而父类的sound()会抛出错误。

    现在在子类中重写sound(),但是Cow不重写。

    class Horse(Animal):

    def sound(self):

    return "neigh"

    class Sheep(Animal):

    def sound(self):

    return "baaaah"

    class Cow(Animal):

    pass

    测试:

    h = Horse("horseA")

    h.speak()

    s = Sheep("sheepA")

    s.speak()

    c = Cow("cowA")

    c.speak()

    结果正如预期,h.speak()和s.speak()都正常输出,但c.speak()会抛出"you must override this method"的异常。

    再考虑一下,如果父类中不定义sound()会如何?同样会在c.speak()时抛出错误。虽然都会终止程序,但是这已经脱离了面向对象的代码复用原则:对于对象公有的属性,都应该抽取到类中,对于类所公有的属性,都应该抽取到父类中。sound()显然是每种动物都应该具备的属性,要么定义为子类变量,要么通过类方法来返回。

    之前也提到过,如果可以,尽量不要定义类变量,因为这破坏了面向对象的封装原则,打开了"黑匣子"。所以最合理的方法,还是每个子类重写父类的sound(),且父类中的sound()强制要求子类重写。

    运算符重载

    如果用print()去输出我们自定义的类的对象,比如Employe对象,得到的都是一个元数据信息,比如包括类型和地址。

    例如:

    print(longshuai)

    print(xiaofang)

    ## 结果:

    <__main__.Employe object at 0x01321690>

    <__main__.Employe object at 0x01321610>

    我们可以自定义print()如何输出对象,只需定义类的__str__()方法即可。只要在类中自定义了这个方法,print()输出对象的时候,就会自动调用这个__str__()取得返回值,并将返回值输出。

    例如,在输出每个Employe对象的时候,都输出它的name、job、pay,并以一种自定义的格式输出。

    class Employe():

    def __init__(self, name, job=None, pay=0):

    self.name = name

    self.job = job

    self.pay = pay

    def lastName(self):

    return self.name.split()[-1]

    def giveRaise(self, percent):

    self.pay = int(self.pay * (1 + percent))

    ## 重载__str__()方法

    def __str__(self):

    return "[Employe: %s, %s, %s]" % (self.name, self.job, self.pay)

    现在再print()输出对象,将得到这个对象的信息,而不是这个对象的元数据:

    print(longshuai)

    print(xiaofang)

    ## 结果:

    [Employe: Ma Longshuai, None, 0]

    [Employe: Gao Xiaofang, accountant, 15000]

    实际上,print()总是会调用对象的__str__(),如果类中没有定义__str__(),就会查找父类中的__str__()。这里Employe的父类是祖先类object,它正好有一个__str__()

    >>> object.__dict__["__str__"]

    换句话说,当Employe中定义了__str__(),就意味着重载了父类object的__str__()方法。而这个方法正好是被print()调用的,于是将这种行为称之为"运算符重载"。

    可能从print()上感受不到为什么是运算符,换一个例子就很好理解了。__add__()是决定加号+运算模式的,比如3 + 2之所以是5,是因为int类中定义了__add__()

    >>> a=3

    >>> type(a)

    >>> int.__dict__["__add__"]

    这使得每次做数值加法运算的时候,都会调用这个__add__()来决定如何做加法:

    实际上在类中定义构造函数__init__()也是运算符重载,它在每次创建对象的时候被调用。

    还有很多运算符可以重载,加减乘除、字符串串联、大小比较等等和运算符有关、无关的都可以被重载。在后面,会专门用一篇文章来介绍运算符重载。

    序列化

    对象也是一种数据结构,数据结构可以进行序列化。通过将对象序列化,可以实现对象的本地持久性存储,还可以通过网络套接字发送给网络对端,然后通过反序列化可以还原得到完全相同的原始数据。

    序列化非本文内容,此处仅是介绍一下该功能,后面我会写几篇专门介绍python序列化的文章。

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