python中继承、定制类

2.4python中继承

继承中不要忘了调用super().__init__

def __init__(self,args)
    super(subclass,self).__init___(args) #初始化父类
    pass

例：

定义一个person类

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

定义一个student类，添加额外属性score

class student(person):
    def __init__(self,name,gender,score):
        super(student,self).__init__(name,gender) #初始化父类
        self.score=score

定义一个teacher类，添加额外属性course

class Person(object):
  def __init__(self, name, gender):
    self.name = name
    self.gender = gender
class Teacher(Person):
  def __init__(self, name, gender, course):
    super(Teacher, self).__init__(name, gender)
    self.course = course

t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')
print t.name
print t.course

>>>Alice
English

2.5判断类型

函数isinstance()可以判断一个变量的类型，如内置的数据类型：str、list、dict，也可以用我们自定义的类。

例：person、student、teacher的定义和继承关系如下

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
class student(person):
    def __init__(self,name,gender,score):
        super(student,self).__init__(name,gender)
        self.score=score
class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, gender, course):
        super(Teacher, self).__init__(name, gender)
        self.course = course
p = Person('Tim', 'Male')
s = Student('Bob', 'Male', 88)
t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

>>> isinstance(p, Person)
True    # p是Person类型
>>> isinstance(p, Student)
False   # p不是Student类型
>>> isinstance(p, Teacher)
False   # p不是Teacher类型

>>> isinstance(s, Person)
True    # s是Person类型
>>> isinstance(s, Student)
True    # s是Student类型
>>> isinstance(s, Teacher)
False   # s不是Teacher类型

总结：一个父类的实例不能是子类类型，所以子类比父类多一些属性和方法；一个实例可以看成它本身的类型，也可以看成它父类的类型

2.6多态

例：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Person, my name is %s' % self.name

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Student, my name is %s' % self.name

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, gender, course):
        super(Teacher, self).__init__(name, gender)
        self.course = course
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Teacher, my name is %s' % self.name

def who_am_i(x):
    print x.whoAmI()

p = Person('Tim', 'Male')
s = Student('Bob', 'Male', 88)
t = Teacher('Alice', 'Female', 'English')

who_am_i(p)
who_am_i(s)
who_am_i(t)

>>>I am a Person, my name is Tim
I am a Student, my name is Bob
I am a Teacher, my name is Alice

说明：s 是Student类型，它实际上拥有自己的 whoAmI()方法以及从 Person继承的 whoAmI方法，但调用 s.whoAmI()总是先查找它自身的定义，如果没有定义，则顺着继承链向上查找，直到在某个父类中找到为止。

python是动态语言，所以传递给who_ami(x)的参数不一定是person或person的子类型。任何数据类型的实例都可以。只要它有who_ami()的方法即可。

class Book(object):
    def whoAmI(self):
        return 'I am a book'

2.7多重继承

python允许从多个父类继承，为多重继承

例：

class A(object):
    def __init__(self, a):
        print 'init A...'
        self.a = a

class B(A):
    def __init__(self, a):
        super(B, self).__init__(a)
        print 'init B...'

class C(A):
    def __init__(self, a):
        super(C, self).__init__(a)
        print 'init C...'

class D(B, C):
    def __init__(self, a):
        super(D, self).__init__(a)
        print 'init D...'

>>>d = D('d')
init A...
init C...
init B...
init D...

说明：D 同时继承自 B 和 C，也就是 D 拥有了 A、B、C 的全部功能。多重继承通过 super()调用__init__()方法时，A 虽然被继承了两次，但__init__()只调用一次

多重继承的目的：从两种继承树中分别选择并继承出子类，以便组合功能使用

2.8获取对象信息

例：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score
    def whoAmI(self):
        return 'I am a Student, my name is %s' % self.name
>>> type(123) #用 type() 函数获取变量的类型返回一个 Type 对象
<type 'int'>
>>> s = Student('Bob', 'Male', 88)
>>> type(s) #用 type() 函数获取变量的类型返回一个 Type 对象
<class '__main__.Student'>

 dir() 函数获取变量的所有属性

>>> dir(123)   # 整数也有很多属性...
['__abs__', '__add__', '__and__', '__class__', '__cmp__', ...]

>>> dir(s)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'gender', 'name', 'score', 'whoAmI']

去掉`__xxx__`这类的特殊属性，只保留我们自己定义的属性

>>> getattr(s, 'name')  # 获取name属性
'Bob'

>>> setattr(s, 'name', 'Adam')  # 设置新的name属性

>>> s.name
'Adam'

>>> getattr(s, 'age')  # 获取age属性，但是属性不存在，报错：
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'

>>> getattr(s, 'age', 20)  # 获取age属性，如果属性不存在，就返回默认值20：
20

2.9特殊方法

特殊方法的特点：特殊方法定义在class中；不需要直接调用；python的某些函数或操作符会自动调用对应的特殊方法

正确实现特殊方法：只需要编写用到的特殊方法；有关联性的特殊方法都必须实现（__getattr__,setattr__,delattr__）

3.0 __str__和__repr__

如果要把一个类的实例变成str，就需要实现特殊方法__str__()

例：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
    def __str__(self):
        return '(Person: %s, %s)' % (self.name, self.gender)
>>> p = Person('Bob', 'male')
>>> print p
(Person: Bob, male)
>>> p
0x10c941890>

Python 定义了__str__()和__repr__()两种方法，__str__()用于显示给用户，而__repr__()用于显示给开发人员。

例：定义__repr__

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
    def __str__(self):
        return '(Person: %s, %s)' % (self.name, self.gender)
    __repr__ = __str__

3.1 __cmp__

对于int、str等内置数据类型排序，python的sorted()按照默认的比较函数cmp()排序，如果对一组student类的实例排序，就需要提供自己的特殊方法__cmp__()

例：

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
    def __str__(self):
        return '(%s: %s)' % (self.name, self.score)
    __repr__ = __str__
    def __cmp__(self, s):
        if self.name < s.name:
            return -1
        elif self.name > s.name:
            return 1
        else:
            return 0

说明： Student 类实现了__cmp__()方法，__cmp__用实例自身self和传入的实例 s 进行比较，如果 self 应该排在前面，就返回 -1，如果 s 应该排在前面，就返回1，如果两者相当，返回 0。

>>> L = [Student('Tim', 99), Student('Bob', 88), Student('Alice', 77)]
>>> print sorted(L)
[(Alice: 77), (Bob: 88), (Tim: 99)]

注意: 如果list不仅仅包含 Student 类，则 __cmp__ 可能会报错：

L = [Student('Tim', 99), Student('Bob', 88), 100, 'Hello']
print sorted(L)

例：修改 Student 的 __cmp__ 方法，让它按照分数从高到底排序，分数相同的按名字排序。

class Student(object):

  def __init__(self, name, score):
    self.name = name
    self.score = score

  def __str__(self):
    return '(%s: %s)' % (self.name, self.score)

  __repr__ = __str__

  def __cmp__(self, s):
    if self.score == s.score:
      return cmp(self.name, s.name) #cmp()函数默认是由低到高
    return -cmp(self.score, s.score)

L = [Student('Tim', 99), Student('Bob', 88), Student('Alice', 99)]
print sorted(L)
>>>[(Alice: 99), (Tim: 99), (Bob: 88)]

3.2 __len__

如果一个类表现得像一个list，要获取有多少个元素，就得用 len() 函数。类必须提供一个特殊方法__len__()，它返回元素的个数。

例：

class Students(object):
    def __init__(self, *args):
        self.names = args
    def __len__(self):
        return len(self.names)
>>> ss = Students('Bob', 'Alice', 'Tim')
>>> print len(ss)
3

3.3数学运算

python提供基本数据类型int、float可以做整数和浮点的四则运算和乘方运算。还包括有理数和矩阵的四则运算

表示有理数，可以用rational类来表示

例：

class Rational(object):
    def __init__(self, p, q): #p、q 都是整数，表示有理数 p/q
        self.p = p
        self.q = q

要让Rational进行+运算，需要正确实现__add__

class Rational(object):
    def __init__(self, p, q):
        self.p = p
        self.q = q
    def __add__(self, r):
        return Rational(self.p * r.q + self.q * r.p, self.q * r.q)
    def __str__(self):
        return '%s/%s' % (self.p, self.q)
    __repr__ = __str__
    
>>> r1 = Rational(1, 3)
>>> r2 = Rational(1, 2)
>>> print r1 + r2
5/6

rational类做剑法、乘方、除法运算：

def gcd(a, b):
  if b == 0:
    return a
  return gcd(b, a % b)

class Rational(object):
  def __init__(self, p, q):
    self.p = p
    self.q = q
  def __add__(self, r):
    return Rational(self.p * r.q + self.q * r.p, self.q * r.q)
  def __sub__(self, r):
    return Rational(self.p * r.q - self.q * r.p, self.q * r.q)
  def __mul__(self, r):
    return Rational(self.p * r.p, self.q * r.q)
  def __div__(self, r):
    return Rational(self.p * r.q, self.q * r.p)
  def __str__(self):
    g = gcd(self.p, self.q)
    return '%s/%s' % (self.p / g, self.q / g)
  __repr__ = __str__

r1 = Rational(1, 2)
r2 = Rational(1, 4)
print r1 + r2
print r1 - r2
print r1 * r2
print r1 / r2

>>>3/4
1/4
1/8
2/1

3.4类型转换

如果要把 Rational 转为 int，只需要实现特殊方法__int__()

例：

class Rational(object):
    def __init__(self, p, q):
        self.p = p
        self.q = q
    def __int__(self):
        return self.p // self.q
>>> print int(Rational(7, 2))
3
>>> print int(Rational(1, 3))
0

3.5 @property

例：

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
s = Student('Bob', 59)
s.score = 60 #修改一个student的score属性
s.score = 1000 

说明：直接给属性赋值无法检查分数的有效性。

利用两个方法：使用 get/set 方法来封装对一个属性的访问

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.__score = score
    def get_score(self):
        return self.__score
    def set_score(self, score):
        if score < 0 or score > 100:
            raise ValueError('invalid score')
        self.__score = score

但是写 s.get_score() 和 s.set_score() 没有直接写 s.score 来得直接。

所以可以用装饰器函数把 get/set 方法“装饰”成属性调用

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.__score = score
    @property
    def score(self): #get方法
        return self.__score
    @score.setter
    def score(self, score): #set方法
        if score < 0 or score > 100:
            raise ValueError('invalid score')
        self.__score = score

注：

@property---这是关键字，固定格式，能让方法当“属性”用。

@score.setter---前面的"score"是@property紧跟的下面定义的那个方法的名字，"setter"是关键字，这种“@+方法名字+点+setter”是个固定格式与@property搭配使用。

3.6 __slots__

python是动态语言，可以在运行期间动态的添加属性，利用__slots__可以限制添加属性。即__slots__是指：一个类允许的属性列表：

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'gender', 'score')
    def __init__(self, name, gender, score):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.score = score
>>> s = Student('Bob', 'male', 59)
>>> s.name = 'Tim' # OK
>>> s.score = 99 # OK
>>> s.grade = 'A'
Traceback (most recent call last):
  ...
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'grade'

__slots__的目的：限制当前类所能拥有的属性，如果不需要添加任意动态的属性，使用__slots__也能节省内存。

例：Person类通过__slots__定义了name和gender，请在派生类Student中通过__slots__继续添加score的定义，使Student类可以实现name、gender和score 3个属性。

class Person(object):
    __slots__ = ('name', 'gender')
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    __slots__ = ('score',)
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

s = Student('Bob', 'male', 59)
s.name = 'Tim'
s.score = 99
print s.score

3.7 __call__

在python中，函数其实就是一个对象，所有的函数都是可调用对象。

>>> f = abs
>>> f.__name__
'abs'
>>> f(-123) # f 可以被调用，所以，f 被称为可调用对象。
123

一个类实例也可以变成一个可调用对象，只需要实现一个特殊方法__call__()。

例：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

    def __call__(self, friend):
        print 'My name is %s...' % self.name
        print 'My friend is %s...' % friend
>>> p = Person('Bob', 'male')
>>> p('Tim') #对person实例直接调用
My name is Bob...
My friend is Tim...

说明：单看 p('Tim') 你无法确定 p 是一个函数还是一个类实例，所以，在Python中，函数也是对象，对象和函数的区别并不显著。

译者介绍：家华，从事mysqlDBA的工作，记录自己的一些总结