Python学习笔记08-面向对象编程

熟悉面向对象编程(Object Oriented Programming)的同学都知道类是OOP中必不可少的元素,下面我们来了解下Python中是如何定义和运用类的呢,如下:

class Student(object):

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

    def print_score(self):
        print('%s:%s' % (self.name,self,score))


bart = Student('Bart Simpson' , 59)
lisa = Student('Lisa Simpson' , 87)
bart.print_score()
lisa.print_score()

封装继承多态是面向对象的三大特性。

实例

类(Class)实例(Instance)是面向对象的重要概念,是抽象的模板,比如Student类,而实列是根据类创建出来的一个个具体的对象,每个对象有相同的方法但各自的数据可能不同。

class Student(object):
    pass

class后面紧接着的是类名,类名通常是首字母大写,紧接着是(object),表示该类从哪个类继承而来,如果没有合适的继承则使用object类。
在实例化后,依然可以绑定新的属性,这点与C++等静态语言不同,如下:

>>>bart = Student()
>>>bart.age = 17

类起到的是模板作用,所以定义模板(类)时,我们在模板中通过__init__()定义一些必须的属性。
__init__方法的第一个参数是self,表示实例本身,通过向self绑定属性来实现向实例绑定属性。
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命名关键字参数。

访问控制

在python中以两个下划线__开头的属性或方法为私用的(private)。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__name__、__score__这样的变量名。
单下划线的属性外部可以访问,但是约定俗成的规定是,可以把他当作是私有变量,不要随意访问
其实双下划线__变量也可以被访问,Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name。
最后注意下这种错误写法:

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.get_name()
'Bart Simpson'
>>> bart.__name = 'New Name' # 设置__name变量!
>>> bart.__name
'New Name'

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。

继承和多态

Python的继承和多态与其他面向对象编程语言没大区别,此处不再赘述,详细了解可见廖雪峰官方网站。
下面记录下Python自有的语言特性:
当我们定义一个class的时候,我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型,比如strlistdict没什么两样:

a = list() # a是list类型
b = Animal() # b是Animal类型
c = Dog() # c是Dog类型

判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断:

>>> isinstance(a, list)
True
>>> isinstance(b, Animal)
True
>>> isinstance(c, Dog)
True
>>> isinstance(c, Animal)#此时也会返回True
True 

获取对象信息

使用type()函数判断对象类型:

>>> type(123)

>>> type('str')

>>> type(None)

#如果一个变量指向函数或者类,也可以用type()判断:
>>> type(abs)

>>> type(a)

type()返回的是对应的Class类型,如果我们要在if语句中判断,就需要比较两个变量的type类型是否相同:

>>> type(123)==type(456)
True
>>> type(123)==int
True
>>> type('abc')==type('123')
True
>>> type('abc')==str
True
>>> type('abc')==type(123)
False

也可以判断具体的类型:

>>> import types
>>> def fn():
...     pass
...
>>> type(fn)==types.FunctionType
True
>>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
True
>>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
True
>>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
True

isinstance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

>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple))
True
>>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple))
True

dir()方法

dir()函数可以获取一个对象的所有属性和方法,它返回的是一个包含字符串的list,比如:

>>> dir('ABC')
['__add__', '__class__',..., '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold',..., 'zfill']

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:

>>> len('ABC')
3
>>> 'ABC'.__len__()
3

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 MyDog(object):
...     def __len__(self):
...         return 100
...
>>> dog = MyDog()
>>> len(dog)
100

剩下的都是普通属性或方法,比如lower()返回小写的字符串:

>>> 'ABC'.lower()
'abc'

仅仅把属性和方法列出来是不够的,配合getattr()setattr()以及hasattr(),我们可以直接操作一个对象的状态:

>>> class MyObject(object):
...     def __init__(self):
...         self.x = 9
...     def power(self):
...         return self.x * self.x
...
>>> obj = MyObject()
>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗?
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗?
False
>>> setattr(obj, 'y', 19) # 设置一个属性'y'
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗?
True
>>> getattr(obj, 'y') # 获取属性'y'
19
>>> obj.y # 获取属性'y'
19

如果试图获取不存在的属性,会抛出AttributeError的错误:

>>> getattr(obj, 'z') # 获取属性'z'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: 'MyObject' object has no attribute 'z'

可以传入一个default参数,如果属性不存在,就返回默认值:

>>> getattr(obj, 'z', 404) # 获取属性'z',如果不存在,返回默认值404
404

也可以获得对象的方法:

>>> hasattr(obj, 'power') # 有属性'power'吗?
True
>>> getattr(obj, 'power') # 获取属性'power'
>
>>> fn = getattr(obj, 'power') # 获取属性'power'并赋值到变量fn
>>> fn # fn指向obj.power
>
>>> fn() # 调用fn()与调用obj.power()是一样的
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一个hasattr()函数用法的例子:

def readImage(fp):
    if hasattr(fp, 'read'):
        return readData(fp)
    return None

假设我们希望从文件流fp中读取图像,我们首先要判断该fp对象是否存在read方法,如果存在,则该对象是一个流,如果不存在,则无法读取。hasattr()就派上了用场。
请注意,在Python这类动态语言中,有read()方法,不代表该fp对象就是一个文件流,它也可能是网络流,也可能是内存中的一个字节流,但只要read()方法返回的是有效的图像数据,就不影响读取图像的功能。

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。
给实例绑定属性的方法是通过实例变量,或者通过self变量:

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

s = Student('Bob')
s.score = 90

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:

class Student(object):
    name = 'Student'

详见下面的例子:

>>> class Student(object):
...     name = 'Student'
...
>>> s = Student() # 创建实例s
>>> print(s.name) # 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
Student
>>> print(Student.name) # 打印类的name属性
Student
>>> s.name = 'Michael' # 给实例绑定name属性
>>> print(s.name) # 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
Michael
>>> print(Student.name) # 但是类属性并未消失,用Student.name仍然可以访问
Student
>>> del s.name # 如果删除实例的name属性
>>> print(s.name) # 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
Student

实例属性属于各个实例所有,互不干扰;类属性属于所有,所有实例共享一个属性;

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