Task07类、对象与魔法方法
类、对象与魔法方法
13.类与对象
- 对象是类的实例
- 类定义对象的结构，以类为模板创建对象
- 类包含：方法定义和实例共享的数据
a = A()和a = A的区别（此处A为一个类名）
a=A()
print(a) #<__main__.A object at 0x0000020A69C81780>
a=A
print(a) #1.对象 = 属性 + 方法
- 封装：信息隐蔽技术
关键字class定义类，后面跟名称、分号和类的实现（类名约定以大写字母开头）
【例子】
class Turtle: # 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 = 'green'
# 方法
def climb(self):
print('我正在很努力的向前爬...')
tt = Turtle()
print(tt)
# <__main__.Turtle object at 0x0000007C32D67F98>
print(type(tt))
# - 继承：子类自动共享父类之间数据和方法的机制
将父类名称放在子类名称后面的括号中
class MyList(list):#MyList是子类，list是父类
- 多态：不同对象对同一方法响应不同的行动
多态首先是建立在继承的基础上的，先有继承才能有多态。多态是指不同的子类在继承父类后分别都重写覆盖了父类的方法，即父类同一个方法，在继承的子类中表现出不同的形式。多态成立的另一个条件是在创建子类时候必须使用父类new子类的方式
2.self
self相当于C++ 的this指针- 类的方法与普通的函数对比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
【例子】
class A():
def song(one):
print(one)
def sing(self,one):
print(one)
a=A()
A.sing(a,"hello") #注意这条语句，结果为hello
a.sing("hello") #hello
A.sing("hello")#TypeError: sing() missing 1 required positional argument: 'one'，提示没有给 one 赋值
即调用类class时，首先先需将类的地址赋给一个实例，这样才可以用类中的东西。若没赋值，可通过self当作指针，指出该类名的地址，进行应用
3.Python 的魔法方法
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
（见14章）
4.公有和私有
- 私有变量的定义：在变量名或函数名前加上“__”两个下划线
- 私有属性在类外部无法直接访问
5.继承
派生类的定义如下：
class DerivedClassName(BaseClassName):
#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modname.BaseClassName
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
- 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
【例子】
# 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('小马的程序人生', 10, 60, 3)
s.speak()
# 小马的程序人生 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级
#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 3 年级，因为子类的构造方法把父类的构造方法覆盖了
- 一般不使用多继承，容易引起混乱
- 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
6.组合
7.类、类对象和实例对象
- 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
class A(object): #类对象
- 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都属于实例对象。
a = A()
b = A()
- 类属性：类里面，方法外面定义的变量即是类属性。类属性属于类对象，并且多个实例对象之间共享类属性，即所有通过该类实例化的对象都能共享类属性
class A():
a = 0 # 类属性
def __init__(self, xx):
# 使用类属性可以通过 （类名.类属性）调用。
A.a = xx
- 实例属性：实例属性和某个实例有关系，一个实例对象和另外的实例对象不共享属性，即实例属性只能在自己的对象里使用，
self是谁调用，他的值就属于该对象
class 类名():
__init__(self)：
self.name = xx #实例属性
类属性与实例属性的区别
- 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。 - 实例属性相当于局部变量，出了该类或者该类的实例对象，就无作用
- 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
有关各种类和各种对象的对比例子 - 属性与方法名相同，属性会覆盖方法
8.绑定
绑定的概念：方法需要有实例才能被调用
- 对象的数据属性存储在名为
.__ 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__
9.相关的内置函数（BIF）
-
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 -
isinstance(object, classinfo)方法用于判断一个对象是否是一个已知的类型（classinfo为某类型，或由类型名组成的元组例如：(str, int, list)），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 -
hasattr(object, name)用于判断对象是否包含对应的属性 -
getattr(object, name[, default])用于返回一个对象属性值
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。delattr(object, name)用于删除属性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
x = property(getx, setx, delx, "I'm the 'x' property.")
练习
- 以下类定义中哪些是类属性，哪些是实例属性？
class C:
num = 0
def __init__(self):
self.x = 4
self.y = 5
C.count = 6
类属性：num，C.count
实例属性：self.x，self.y
2. 怎么定义私有⽅法？
在变量名或函数名前加上“__”两个下划线，则该函数或变量就变成私有的
3. 尝试执行以下代码，并解释错误原因：
class C:
def myFun():
print('Hello!')
c = C()
c.myFun()
运行后结果是：NameError: name 'C' is not defined说名称C并未被定义。
错误的原因是：
首先是缩进问题，下列代码应该顶头写，不应该缩进，这不是属于类里面的代码块
class C:
def myFun():
print('Hello!')
c = C()
c.myFun()
运行后出现：TypeError: myFun() takes 0 positional arguments but 1 was given
这是因为Python要求类的方法要有实例才能被调用，必须有一个额外的第一个参数名称，按照惯例名称为self，所以应改为：
class C:
def myFun(self):
print('Hello!')
c = C()
c.myFun()
- 按照以下要求定义一个游乐园门票的类，并尝试计算2个成人+1个小孩平日票价。
要求:
- 平日票价100元
- 周末票价为平日的120%
- 儿童票半价
class Ticket :
ticket_routine = 100
ticket_children = 50
ticket_weekend = 0.2
def price(self,a,b,c):
price = (self.ticket_routine*a+self.ticket_children*b)*(c*self.ticket_weekend+1)
print(price)
p = Ticket()
p.price(2,1,0) #250
14.魔法方法
魔法方法的第一个参数为cls（类方法）或者（实例方法），cls：代表一个类的名称，self：代表一个实例对象的名称
- 魔法方法被下划线（每侧各两个）包围，魔法方法的“魔力”体现在它们总能够在适当的时候被自动调用
1.基本的魔法方法
__init__(self[, ...])构造器，当一个实例被创建的时候调用的初始化方法__new__(cls[, ...])在一个对象实例化的时候所调用的第一个方法，在调用__init__初始化前，先调用__new__
1，__new__至少要有一个参数cls，代表要实例化的类，此参数在实例化时由 Python 解释器自动提供，后面的参数直接传递给__init__。
2，__new__对当前类进行了实例化，并将实例返回，传给__init__的self。但是，执行了__new__，并不一定会进入__init__，只有__new__返回了，当前类cls的实例，当前类的__init__才会进入
3，若__new__没有正确返回当前类cls的实例，那__init__是不会被调用的，即使是父类的实例也不行，将没有__init__被调用
4，__new__方法主要是当你继承一些不可变的 class 时（比如int, str, tuple）， 提供给你一个自定义这些类的实例化过程的途径。__del__(self)析构器，当一个对象将要被系统回收之时调用的方法__str__(self):
触发场合：
当你打印一个对象的时候，触发__str__
当你使用%s格式化的时候，触发__str__
str强转数据类型的时候，触发__str____repr__(self)：
repr是str的备胎有__str__的时候执行__str__,没有实现__str__的时候，执行__repr__
repr(obj)内置函数对应的结果是__repr__的返回值
当你使用%r格式化的时候 触发__repr__
__str__(self)和__repr__(self)对比：
__str__(self)的返回结果可读性强，__repr__(self)的返回结果应更准确
【例子】
import datetime
today = datetime.date.today()
print(str(today)) # 2020-08-04
print(repr(today)) # datetime.date(2020, 8, 4)
print('%s' %today) # 2020-08-04
print('%r' %today) # datetime.date(2020, 8, 4)
2.算术运算符
类型工厂函数，不通过类而通过函数来创建对象
注意需要通过return来返回新类
__add__(self, other)定义加法的行为：+__sub__(self, other)定义减法的行为：-__mul__(self, other)定义乘法的行为：*__truediv__(self, other)定义真除法的行为：/__floordiv__(self, other)定义取整除法的行为：//__mod__(self, other)定义求余算法的行为：%__divmod__(self, other)定义当被divmod()调用时的行为divmod(a, b)把除数和余数运算结果结合起来，返回一个包含商和余数的元组(a // b, a % b)__pow__(self, other[, module])定义当被power()调用或**运算时的行为__lshift__(self, other)定义按位左移位的行为：<<__rshift__(self, other)定义按位右移位的行为：>>__and__(self, other)定义按位与操作的行为：&__xor__(self, other)定义按位异或操作的行为：^__or__(self, other)定义按位或操作的行为：|
3.反算术运算符
- 和算术运算符一一对应，只不过在原基础上，加上"r"，当文件左操作不支持相应的操作时被调用
举例说明：a + b
这里加数是a，被加数是b，因此是a主动，反运算就是如果a对象的__add__()方法没有实现或者不支持相应的操作，那么 Python 就会调用b的__radd__()方法
class Nint(int):
def __radd__(self, other):
return int.__sub__(other, self) # 注意 self 在后面
a = Nint(5)
b = Nint(3)
print(a + b) # 8
print(1 + b) # -2
4.增量赋值运算符
- 也和算术运算符一一对应，只是在下划线中间多添加了一个"i"，表示的行为多了一个赋值如从
=到+=
5.一元运算符
__neg__(self)定义正号的行为：+x__pos__(self)定义负号的行为：-x__abs__(self)定义当被abs()调用时的行为__invert__(self)定义按位求反的行为：~x
6.属性访问
__getattr__(self, name): 定义当用户试图获取一个不存在的属性时的行为。__getattribute__(self, name)：定义当该类的属性被访问时的行为（先调用该方法，查看是否存在该属性，若不存在，接着去调用__getattr__）。__setattr__(self, name, value)：定义当一个属性被设置时的行为。__delattr__(self, name)：定义当一个属性被删除时的行为。
7.描述符
描述符就是将某种特殊类型的类的实例指派给另一个类的属性。
__get__(self, instance, owner)用于访问属性，它返回属性的值。__set__(self, instance, value)将在属性分配操作中调用，不返回任何内容。__del__(self, instance)控制删除操作，不返回任何内容。
8.定制序列
在 Python 中的协议就显得不那么正式，协议更像是一种指南。
容器类型的协议
- 希望定制的容器是不可变的话，你只需要定义
__len__()和__getitem__()方法。 - 如果你希望定制的容器是可变的话，除了
__len__()和__getitem__()方法，你还需要定义__setitem__()和__delitem__()两个方法。 __len__(self)定义当被len()调用时的行为（返回容器中元素的个数）。__getitem__(self, key)定义获取容器中元素的行为，相当于self[key]。__setitem__(self, key, value)定义设置容器中指定元素的行为，相当于self[key] = value。__delitem__(self, key)定义删除容器中指定元素的行为，相当于del self[key]。
9.迭代器
- 迭代是访问集合元素的一种方式
- 迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象
- 迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束
- 迭代器只能往前不会后退
- 字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器
迭代器有两个基本的方法：iter()和next()。 iter(object)函数用来生成迭代器。next(iterator[, default])返回迭代器的下一个项目。
iterator– 可迭代对象
default– 可选，用于设置在没有下一个元素时返回该默认值，如果不设置，又没有下一个元素则会触发 StopIteration 异常
把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个魔法方法__iter__()与__next__()。__iter__(self)定义当迭代容器中的元素的行为，返回一个特殊的迭代器对象， 这个迭代器对象实现了__next__()方法并通过StopIteration异常标识迭代的完成。
StopIteration异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在__next__()方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发StopIteration异常来结束迭代。__next__()返回下一个迭代器对象。
10.生成器 yield
跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器
- 使用了
yield的函数被称为生成器（generator）。 - 在调用生成器运行的过程中，每次遇到
yield时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回yield的值, 并在下一次执行next()方法时从当前位置继续运行。 - 调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。
练习
1、上面提到了许多魔法方法，如__new__,__init__,__str__,__rstr__,__getitem__,__setitem__等等，请总结它们各自的使用方法。
__new__决定是否要使用该__init__方法，因为__new__可以调用其他类的构造方法或者直接返回别的实例对象来作为本类的实例，如果__new__没有返回实例对象，则__init__不会被调用。__init__(self[, ...])构造器，当一个实例被创建的时候调用的初始化方法__str__在打印对象，用%s格式化以及强制转换数据类型时触发。__rstr__在没有实现__str__以及使用%r格式化的时候触发。__getitem__定义获取容器中元素的行为，相当于self[key]。__setitem__定义设置容器中指定元素的行为，相当于self[key] = value。
2、利用python做一个简单的定时器类
要求:
- 定制一个计时器的类。
- start和stop方法代表启动计时和停止计时。
- 假设计时器对象t1，print(t1)和直接调用t1均显示结果。
- 当计时器未启动或已经停止计时时，调用stop方法会给予温馨的提示。
- 两个计时器对象可以进行相加：t1+t2。
- 只能使用提供的有限资源完成。
import time
class Timer:
def __init__(self):
print('未开始计时')
self.info = '未开始计时'
self.start_time = None
self.sec = None
def start(self):
print('开始计时')
self.start_time = time.time()
self.info = '正在计时'
def stop(self):
try:
self.sec = time.time() - self.start_time
except:
print('未开始计时或计时已结束')
else:
print('停止计时')
self.info = '已计时：%f s' % self.sec
def __str__(self):
return self.info
def __add__(self, others):
return '共计时 %f s' % (self.sec + others.sec)
t1 = Timer() # 未开始计时
t1.stop() # 未开始计时或计时已结束
t1.start() # 开始计时
time.sleep(1)
t1.stop() # 停止计时
print(t1) # 已计时：1.000326 s
t2 = Timer() # 未开始计时
t2.start() # 开始计时
time.sleep(2)
t2.stop() # 停止计时
print(t1+t2) # 共计时 3.001020 s