Python语法基础之. Task10 类和对象（13-14/17）
Python基础—— Task10 类和对象
- 0. 写在前面
- 1. 类与对象
- 1.1 对象 = 属性 + 方法
- 1.2 self
- 1.3 python魔法方法的一个应用
- 1.4 公有和私有
- 1.5 继承
- 1.6 组合
- 1.7 类、类对象和实例对象
- 1.8 绑定
- 2. 类的内置方法与函数
- 2.1 类的专有方法
- 2.2 类的内置函数
- 2.3运算符重载
0. 写在前面
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，是在类声明的内部但是在类的其他成员方法之外声明的。
- 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。
1. 类与对象
1.1 对象 = 属性 + 方法
对象是类的实例。换句话说，类主要定义对象的结构，然后我们以类为模板创建对象。类不但包含方法定义，而且还包含所有实例共享的数据。
- 封装：信息隐蔽技术
我们可以使用关键字 class 定义 Python 类，关键字后面紧跟类的名称、分号和类的实现。
class Tiger: # Python中的类名约定以大写字母开头
"""关于类的一个简单例子"""
# 属性
color = 'Orange'
weight = 300
legs = 4
shell = False
strength = 'unstoppable'
mouth = '血盆大口'
# 方法
def climb(self):
print('Of course I can climb a tree...')
def run(self):
print('I run faster than you guys...')
def bite(self):
print('You are a dead man…')
def eat(self):
print('Yummy……')
def sleep(self):
print('Tomorrow will be better')
tig = Tiger()
print(tig)
print(type(tig))
print(tig.__class__)
print(tig.__class__.__name__)
tig.climb()
tig.run()
tig.bite()
print(tig.strength)
# Python类也是对象。它们是type的实例
print(type(Tiger))
'''
<__main__.Tiger object at 0x10250e668>
Tiger
Of course I can climb a tree...
I run faster than you guys...
You are a dead man…
unstoppable
'''
- 继承：子类自动共享父类之间数据和方法的机制
class MyList(list):
pass
lst = MyList([1, 5, 3, 7])
lst.append(1024)
lst.sort()
print(lst) # [1, 3, 5, 7, 1024]
- 多态：不同对象对同一方法响应不同的行动
class Animal:
def run(self):
raise AttributeError('子类必须实现这个方法')
class People(Animal):
def run(self):
print('人正在走')
class Pig(Animal):
def run(self):
print('pig is walking')
class Dog(Animal):
def run(self):
print('dog is running')
def func(animal): # 多态调用
animal.run()
func(People()) # 人正在走
func(Pig()) # pig is walking
func(Dog()) # dog is running
1.2 self
Python 的 self 相当于 C++ 的 this 指针。
class Test_self:
def prt(self):
print(self)
print(self.__class__)
t = Test_self() # <__main__.Test_self object at 0x10c9af0b8>
t.prt() # 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（对应于该实例，即该对象本身），按照惯例它的名称是 self ==> 在调用方法时，我们无需明确提供与参数 self 相对应的参数。
class Student:
def setName(self, name):
self.name = name
def ifstudy(self):
print("%s, 你今天学Python了么..." % self.name)
a = Student()
a.setName("Alice")
b = Student()
b.setName("Bob")
a.ifstudy() # Alice, 你今天学Python了么...
b.ifstudy() # Bob, 你今天学Python了么...
1.3 python魔法方法的一个应用
如果某个对象实现了这些方法中的某一个，那么这个方法就会在特殊的情况下被 Python 所调用，而这一切都是自动发生的…
- 类有一个名为
__init__(self[, param1, param2...])的魔法方法，该方法在类实例化时会自动调用。
class Student:
# 和上一个的区别所在
def __init__(self, name):
self.name = name
def ifstudy(self):
print("%s, 你今天学Python了么..." % self.name)
a = Student("Alice")
b = Student("Bob")
a.ifstudy() # Alice, 你今天学Python了么...
b.ifstudy() # Bob, 你今天学Python了么...
1.4 公有和私有
在 Python 中定义私有变量只需要在变量名或函数名前加上__(两个下划线)，那么这个函数或变量就会为私有的了。
这就使得从类的外部无法访问被认为是私有的变量，有利于数据安全。
- 类的私有属性实例：
class Counter:
__secretCount = 100 # 私有变量
publicCount = 0 # 公开变量
def count(self):
self.__secretCount += 1
self.publicCount += 1
print(self.__secretCount)
def guess(self, num):
if self.__secretCount > num:
print(True)
else:
print(False)
counter = Counter()
counter.count() # 101
counter.count() # 102 但是连续执行时，只输出102
counter.guess(50) # True
print(counter._JustCounter__secretCount)
# AttributeError: 'Counter' object has no attribute '_JustCounter__secretCount'
print(counter.__secretCount)
# AttributeError: 'Counter' object has no attribute '_JustCounter__secretCount'
- 类的私有方法实例：
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（可以被公有方法调用返回，但不能被直接访问）')
def foo(self): # 公共方法
print('这是公共方法')
self.__foo()
x = Site('IvanZhang的CSDN博客', 'https://blog.csdn.net/weixin_41728431')
x.who()
# name : IvanZhang的CSDN博客
# url : https://blog.csdn.net/weixin_41728431
x.foo()
# 这是公共方法
# 这是私有方法（可以被公有方法调用返回，但不能被直接访问）
x.__foo()
# AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'
1.5 继承
Python 同样支持类的继承，派生类的定义如下所示：
class DerivedClassName(BaseClassName):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
BaseClassName（示例中的基类名）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):
.
.
.
- 如果子类中定义与父类同名的方法或属性，则会自动覆盖父类对应的方法或属性。
# 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))
s = student('Ivan', 10, 50, 4)
s.speak()
# Iavn 说: 我 10 岁了，我在读 4 年级
注意：如果上面的程序去掉：people.__init__(self, n, a, w)，则输出：说: 我 0 岁了，我在读 4 年级，因为子类的构造方法把父类的构造方法覆盖了。
class Fish:
def __init__(self):
self.x = r.randint(0, 10)
self.y = r.randint(0, 10)
def move(self):
self.x -= 1
print("我的位置", self.x, self.y)
class GoldFish(Fish): # 金鱼
pass
class Carp(Fish): # 鲤鱼
pass
class Salmon(Fish): # 三文鱼
pass
class Shark(Fish): # 鲨鱼
def __init__(self):
self.hungry = True
def eat(self):
if self.hungry:
print("吃货的梦想就是天天有得吃！")
self.hungry = False
else:
print("太撑了，吃不下了！")
self.hungry = True
g = GoldFish()
g.move() # 我的位置 9 4
s = Shark()
s.eat() # 吃货的梦想就是天天有得吃！
s.move()
# AttributeError: 'Shark' object has no attribute 'x'
解决该问题可用以下两种方式：
- 调用未绑定的父类方法
Fish.__**init**(self)__
class Shark(Fish): # 鲨鱼
def __init__(self):
Fish.__init__(self)
self.hungry = True
def eat(self):
if self.hungry:
print("吃货的梦想就是天天有得吃！")
self.hungry = False
else:
print("太撑了，吃不下了！")
self.hungry = True
- 使用super函数
super()**.__init**()__
class Shark(Fish): # 鲨鱼
def __init__(self):
super().__init__()
self.hungry = True
def eat(self):
if self.hungry:
print("吃货的梦想就是天天有得吃！")
self.hungry = False
else:
print("太撑了，吃不下了！")
self.hungry = True
Python 虽然支持多继承的形式，但一般不使用多继承，因为容易引起混乱。
class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
.
.
.
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 Sample01(Speaker, Student):
a = ''
def __init__(self, n, a, w, g, t):
Student.__init__(self, n, a, w, g)
Speaker.__init__(self, n, t)
test = Sample01("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
class Sample02(Student, Speaker):
a = ''
def __init__(self, n, a, w, g, t):
Student.__init__(self, n, a, w, g)
Speaker.__init__(self, n, t)
test = Sample02("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
# Tim 说: 我 25 岁了，我在读 4 年级
1.6 组合
class Turtle:
def __init__(self, x):
self.num = x
class Fish:
def __init__(self, x):
self.num = x
class Pool:
def __init__(self, x, y):
self.turtle = Turtle(x)
self.fish = Fish(y)
def print_num(self):
print("水池里面有乌龟%s只，小鱼%s条" % (self.turtle.num, self.fish.num))
p = Pool(2, 3)
p.print_num()
# 水池里面有乌龟2只，小鱼3条
1.7 类、类对象和实例对象
类定义——>类对象——>实例对象
类对象：创建一个类，其实也是一个对象也在内存开辟了一块空间，称为类对象，类对象只有一个。
# 类对象
class A(object):
pass
实例对象：就是通过实例化类创建的对象，称为实例对象，实例对象可以有多个。
# 实例化对象 a、b、c都属于实例对象。
a = A()
b = A()
c = A()
类属性：类里面方法外面定义的变量称为类属性。类属性所属于类对象并且多个实例对象之间共享同一个类属性，说白了就是类属性所有的通过该类实例化的对象都能共享。
class A():
a = xx #类属性
def __init__(self):
A.a = xx #使用类属性可以通过 （类名.类属性）调用。
实例属性：实例属性和具体的某个实例对象有关系，并且一个实例对象和另外一个实例对象是不共享属性的，说白了实例属性只能在自己的对象里面使用，其他的对象不能直接使用，因为self是谁调用，它的值就属于该对象。
class 类名():
__init__(self)：
self.name = xx #实例属性
类属性和实例属性区别
- 类属性：类外面，可以通过
实例对象.类属性和类名.类属性进行调用。类里面，通过self.类属性和类名.类属性进行调用。 - 实例属性 ：类外面，可以通过
实例对象.实例属性调用。类里面，通过self.实例属性调用。 - 实例属性就相当于局部变量。出了这个类或者这个类的实例对象，就没有作用了。
- 类属性就相当于类里面的全局变量，可以和这个类的所有实例对象共享。
# 创建类对象
class Test(object):
class_attr = 100 # 类属性
def __init__(self):
self.sl_attr = 100 # 实例属性
def func(self):
print('类对象.类属性的值:', Test.class_attr) # 调用类属性
print('self.类属性的值', self.class_attr) # 相当于把类属性 变成实例属性
print('self.实例属性的值', self.sl_attr) # 调用实例属性
a = Test()
a.func()
# 类对象.类属性的值: 100
# self.类属性的值 100
# self.实例属性的值 100
b = Test()
b.func()
# 类对象.类属性的值: 100
# self.类属性的值 100
# self.实例属性的值 100
a.class_attr = 200
a.sl_attr = 200
a.func()
# 类对象.类属性的值: 100
# self.类属性的值 200
# self.实例属性的值 200
b.func()
# 类对象.类属性的值: 100
# self.类属性的值 100
# self.实例属性的值 100
Test.class_attr = 300
a.func()
# 类对象.类属性的值: 300
# self.类属性的值 200
# self.实例属性的值 200
b.func()
# 类对象.类属性的值: 300
# self.类属性的值 300
# self.实例属性的值 100
注意：属性与方法名相同，属性会覆盖方法。
class A:
def x(self):
print('x_man')
aa = A()
aa.x() # x_man
aa.x = 1
print(aa.x) # 1
aa.x()
# TypeError: 'int' object is not callable
1.8 绑定
Python 严格要求方法需要有实例才能被调用，这种限制其实就是 Python 所谓的绑定概念。
Python 对象的数据属性通常存储在名为.__ dict__的字典中，我们可以直接访问__dict__，或利用 Python 的内置函数vars()获取.__ dict__。
class CC:
def setXY(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def printXY(self):
print(self.x, self.y)
dd = CC()
print(dd.__dict__)
# {}
print(vars(dd))
# {}
print(CC.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'setXY': , 'printXY': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}
dd.setXY(4, 5)
print(dd.__dict__)
# {'x': 4, 'y': 5}
print(vars(CC))
# {'__module__': '__main__', 'setXY': , 'printXY': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}
print(CC.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'setXY': , 'printXY': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}
2. 类的内置方法与函数
2.1 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
2.2 类的内置函数
issubclass(class, classinfo)方法用于判断参数 class 是否是类型参数 classinfo 的子类。- 一个类被认为是其自身的子类。
classinfo可以是类对象的元组，只要class是其中任何一个候选类的子类，则返回True。
class A:
pass
class B(A):
pass
print(issubclass(B, A)) # True
print(issubclass(B, B)) # True
print(issubclass(A, B)) # False
print(issubclass(B, object)) # True
isinstance(object, classinfo)方法用于判断一个对象是否是一个已知的类型，类似type()。type()不会认为子类是一种父类类型，不考虑继承关系。isinstance()会认为子类是一种父类类型，考虑继承关系。- 如果第一个参数不是对象，则永远返回
False。 - 如果第二个参数不是类或者由类对象组成的元组，会抛出一个
TypeError异常。
a = 2
print(isinstance(a, int)) # True
print(isinstance(a, str)) # False
print(isinstance(a, (str, int, list))) # True
class A:
pass
class B(A):
pass
print(isinstance(A(), A)) # True
print(type(A()) == A) # True
print(isinstance(B(), A)) # True
print(type(B()) == A) # False
hasattr(object, name)用于判断对象是否包含对应的属性。
class Coordinate:
x = 10
y = -5
z = 0
point1 = Coordinate()
print(hasattr(point1, 'x')) # True
print(hasattr(point1, 'y')) # True
print(hasattr(point1, 'z')) # True
print(hasattr(point1, 'no')) # False
getattr(object, name[, default])用于返回一个对象属性值。
class A(object):
bar = 1
a = A()
print(getattr(a, 'bar')) # 1
print(getattr(a, 'bar2', 3)) # 3
print(getattr(a, 'bar2'))
# AttributeError: 'A' object has no attribute 'bar2'
这个例子很酷！
class A(object):
def set(self, a, b):
x = a
a = b
b = x
print(a, b)
a = A()
c = getattr(a, 'set')
c(a='1', b='2') # 2 1
setattr(object, name, value)对应函数getattr()，用于设置属性值，该属性不一定是存在的。
class A(object):
bar = 1
a = A()
print(getattr(a, 'bar')) # 1
setattr(a, 'bar', 5)
print(a.bar) # 5
setattr(a, "age", 28)
print(a.age) # 28
delattr(object, name)用于删除属性。
class Coordinate:
x = 10
y = -5
z = 0
point1 = Coordinate()
print('x = ', point1.x) # x = 10
print('y = ', point1.y) # y = -5
print('z = ', point1.z) # z = 0
delattr(Coordinate, 'z')
print('--删除 z 属性后--') # --删除 z 属性后--
print('x = ', point1.x) # x = 10
print('y = ', point1.y) # y = -5
# 触发错误
print('z = ', point1.z)
# AttributeError: 'Coordinate' object has no attribute 'z'
class property([fget[, fset[, fdel[, doc]]]])用于在新式类中返回属性值。fget– 获取属性值的函数fset– 设置属性值的函数fdel– 删除属性值函数doc– 属性描述信息
class C(object):
def __init__(self):
self.__x = None
def getx(self):
return self.__x
def setx(self, value):
self.__x = value
def delx(self):
del self.__x
x = property(getx, setx, delx, "I'm the 'x' property.")
cc = C()
cc.x = 2
print(cc.x) # 2
2.3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：
#!/usr/bin/python3
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 + v2)
以上代码执行结果如下所示:
Vector(7,8)