7. python - 面向对象：类、对象、属性、方法

7. 面向对象：类、对象、属性、方法

7.1 面向对象概念

• 面向对象编程（Object-oriented Programming，简称 OOP），是一种封装代码的方法
• 面向对象：将模拟真实世界里的事物（对象 ）和描述其特征（属性）的数据和函数代码块（方法）封装到一起（类）
  • 类：可以理解是一个模板，通过它可以创建出无数个具体实例
  • 对象：类并不能直接使用，通过类创建出的实例（对象）才能使用
  • 属性：类中的所有变量称为属性
  • 方法：类中的所有函数通常称为方法

7.2 类

• 创建类
  • class 关键字定义类
  • 类属性 ： 包含在类中的变量
  • 类方法 ：包含类中的函数
  • 类说明 ：在类头之后用字符串可以添加类定义说明

class 类名：
	'''
	类说明
	'''
    类属性
    类方法

7.3 对象

• 创建对象
  • 要想使用一个类，必须创建该类的对象
  • 类的实例化 ：创建类对象的过程
  • 语法格式：

对象名 = 类名（参数，...）

• 类对象使用
  • 使用类变量 ：类对象名.变量名
  • 使用类方法 ：对象名.方法名(参数)
• 类对象添加删除新的属性
  • 添加属性 ：类对象名.新变量名 = 新变量值
  • 删除属性 ： del 类对象名.变量名
• 类对象添加新的方法

def 方法名（self , [ parm, ...]）:
	pass
from types import MethodType # 导入模块
类对象名.方法名 = MethodType(方法名， 对象名) # 将方法和对象绑定

7.4 属性

7.4.1 类属性分类

• 在类体中，根据变量定义的位置不同，以及定义的方式不同，类属性又可细分为以下 3 种类型：
  • 类体中、所有函数之外：此范围定义的变量，称为类属性或类变量
  • 类体中，所有函数内部：以 self.变量名 的方式定义的变量，称为实例属性或实例变量
  • 类体中，所有函数内部：以 变量名=变量值 的方式定义的变量，称为局部变量

7.4.2 类属性（类变量）

• 类变量的特点：
  • 所有类的实例化对象都同时共享类变量，也就是说，类变量在所有实例化对象中是作为公用资源存在的
  • 类变量为所有实例化对象共有，可以通过类名修改类变量的值，并且修改后，会影响所有的实例化的对象
  • 类对象无法修改类变量的值，通过类对象对类变量赋值，只会修改自己对象中的变量值
• 示例：

class person :
    name = "QWQ" # 类变量 ：name
    age = 18     # 类变量 ：age
    def info(self) : 
        print("%s age is %d"%( self.name, self.age))

jone = person()  
jone.info()  # 打印 ：QWQ age is 18
jack = person()
jack.info()  # 打印 ：QWQ age is 18

person.name = "WXQ"   # 通过类名改变类变量值, 改变了模子里面的值
person.age = 20       
jone.info()  # 打印 ：WXQ age is 20 
jack.info()  # 打印 ：WXQ age is 20

jone.name = "LNL" # 通过类对象改变类变量值
jone.age = 19
jone.info()  # 打印 ：LNL age is 19 , 对象中类变量发生改变
jack.info()  # 打印 ：WXQ age is 20 , 类中类变量值不会发生变化

7.4.3 实例变量

• 实例变量指的是在任意类方法内部，以 self.变量名 的方式定义的变量，其特点：
  • 只作用于调用方法的对象
  • 实例变量只能通过对象名访问，无法通过类名访问
  • 通过类对象是无法修改类变量的值，更不会影响类的其它实例化对象
• 示例 ：

class person :
    def __init__(self) -> None:
        self.name = "QWQ" # 实例变量
        self.age = 18     # 实例变量
    def info(self) : 
        self.tall = 178   # 实例变量
        
jone = person()  
print("%s age is %d"%(jone.name, jone.age))  #打印 ：QWQ age is 18,通过对象访问实例变量
# print(person.name) 无法通过类名访问实例变量
# print(jone.tall)  在info方法没用调用前，还不存在tall变量，无法调用
jone.info() # 调用info方法，创建了tall实例变量
print(jone.tall) # 打印 ：178

jone.name = "WXQ" # 通过对象修改实例变量
jone.age = 20
jone.tall = 172
print("%s age is %d, tall is %d"%(jone.name, jone.age,jone.tall)) 
jack = person()
jack.info()  
print("%s age is %d, tall is %d"%(jack.name, jack.age,jack.tall)) # 类中实例变量值没有改变

结果：

QWQ age is 18
178
WXQ age is 20, tall is 172
QWQ age is 18, tall is 178

7.4.4 局部变量

• 局部变量直接以 变量名=值 的方式进行定义
• 定义局部变量是为了所在类方法功能的实现，局部变量只能用于所在函数中，函数执行完成后，局部变量也会被销毁

class Calculate :
    def count(self,money):
        sale = 0.8*money # sale 为局部变量
        print("优惠后的价格为：",sale)
clang = Calculate()
clang.count(100)

7.5 方法

• 方法可分为类方法、实例方法和静态方法
  • @classmethod 修饰的方法为类方法
  • @staticmethod 修饰的方法为静态方法
  • 不用任何修饰的方法为实例方法

7.5.1 实例方法

• 类中定义的方法默认都是实例方法，不仅如此，类的构造方法等特殊的魔术方法，理论上也属于实例方法
• 实例方法：最少也要包含一个 self 参数，用于绑定调用此方法的实例对象（Python 会自动完成绑定）
• 实例方法通常会用类对象直接调用

class class_name():
	def __init__(self) :
		pass
	def func(self):  # 实例方法
		pass
object_name = class_name() # 定义对象
object_name.func() # 调用实例方法
class_name.func(object_name) # 类名调用实例方法，需手动给 self 参数传值

7.5.2 类方法

• 类方法和实例方法相似，也要包含一个参数，通常将其命名为 cls
• Python 会自动将类本身绑定给 cls 参数
• 类方法需要使用＠classmethod修饰符进行修饰

class class_name():
	＠classmethod
	def func(cls):  # 类方法
		pass
		
class_name.func() # 使用类名直接调用类方法
object_name = class_name() # 使用类对象调用类方法
object_name.func() 

7.5.3 静态方法

• 静态方法，本质上就是函数，区别在于，静态方法定义在类这个空间（类命名空间）中，而函数则定义在程序所在的空间（全局命名空间）中
• 静态方法没有类或对象的绑定，因此静态方法中无法调用任何类属性和类方法
• 使用＠staticmethod修饰

class person:
    @staticmethod
    def info(name,add): # 静态方法
        print(name,add)

peron.info("QWQ",18) # 使用类名直接调用静态方法
jack = person()      # 使用类对象调用静态方法
jack.info("jack",24)

7.5.4 特殊方法

7.5.4.1 构造方法__init__()

• 构造方法 : 用于创建对象时初始化赋值
• 第一个参数必须存在且必须为 self ，其它参数个数无限

class class_name :
	def __init__(slef, parm1, parm2,...):
		# self ：新建的对象
		slef.parm1 = parm1
		slef.parm2 = parm2

7.5.4.2 创建类实例的静态方法__new__()

• 概念理解
  • __new__() 创建类的实例化对象时调用，相对于给实例化的对象申请一片内存，如果创建的类中没有写__new__（），实际上执行时会调用object类中的__new__() 申请返回内存地址，也就是说我们使用的该方法实际是一种重写父类方法
• 特性
  • 触发机制 ： __new__() 方法是在类准备将自身实例化时调用执行
  • __new__() 方法始终都是类的静态方法，即使没有被加上静态方法装饰器
  • 需要用 return 返回该类的一个实例对象地址
• 作用
  • 用于继承一些 不可变的class 时(比如int, str, tuple)， 提供一个自定义这些类的实例化过程的途径

"""
示例1 ：
"""
class int_define():  
    def __init__(self, value) :
        self.value = abs(value)
class PositiveInterger_define(int_define):
    def __init__(self, value):
        super().__init__(value) # 通过super, 调用父类的构造方法
    def __repr__(self) -> str:
        return str(self.value)
i = PositiveInterger_define(-3)
print(i) # 打印结果为3
"""
示例2：
"""
class PositiveInterger(int) :
    def __init__(self, value) :
        super().__init__(value) # 同样试图用super()调用父类int的构造方法
    def __repr__(self) -> str:
        return str(self.value)   
i = PositiveInterger(-3) # 程序报错，无法执行
"""
示例3：
"""
class PositiveInterger1(int) :
    def __new__(cls, value) :  # 通过__new__()才能达到想要的结果
        return super().__new__(cls, abs(value))  
i = PositiveInterger1(-3)
print(i)

7.5.4.3 返回实例化对象信息__repr__()和__str__()

• __repr__() : 类的实例化对象用来做 自我介绍 的方法，默认情况下，它会返回当前对象的 类名+object at+内存地址 ，而如果对该方法进行重写，可以为其制作自定义的自我描述信息
• __str__() : 在__str__方法中添加 return+ 打印对象看到内容，实现打印对象名时自动触发去调用出__str__里面的内容
• 区别 ：对于自己编写的类来说，两者基本没有区别

# 示例1 ：
class person():
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
QWQ = person("QWQ", 18)
print(QWQ) # 打印 ：<__main__.person object at 0x000001F3E8864250>

# 示例2 ：
class person():
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __repr__(self): # 对父类object进行重写
        return "{} age is {}".format(self.name, self.age)
QWQ = person("QWQ", 18)
print(QWQ)  # 打印 : QWQ age is 18

# 示例3 ：
class person():
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __str__(self): # 对父类object进行重写
        return "{} age is {}".format(self.name, self.age)
QWQ = person("QWQ", 18)
print(QWQ)  # 打印 : QWQ age is 18

7.5.4.4 销毁对象__del__()

• 垃圾回收（简称GC）实现函数：如果之前创建的类实例化对象后续不再使用，通过__del__()函数在适当位置手动将其销毁，释放其占用的内存空间
• 语法格式

class class_name:
    def __init__(self):
        pass
    def __del__(self):
        pass
c = class_name()  # 创建对象
del c             # 销毁对象

• 特点
  • python的主动回收机制也是通过该方法实现的，因此自己添加的回收方法是重写父类的 __del__() 方法，因此必须显式调用父类的 __del__() 方法，这样才能保证在回收子类对象时，其占用的资源能被彻底释放
  • Python 采用自动引用计数（简称 ARC）的方式实现垃圾回收机制。其核心思想是：每个 Python 对象都会配置一个计数器，初始 Python 实例对象的计数器值都为 0，如果有变量引用该实例对象，其计数器的值会加 1，依次类推；反之，每当一个变量取消对该实例对象的引用，计数器会减 1。当对象的的计数器值为 0，则表明没有变量引用对象，即证明程序不再需要它，此时 才会自动调用 __del__() 方法将其回收。

7.5.4.5 列出对象的所有属性__dir__()

• 和内置 dir() 函数一样，__dir__()方法用于查看对象拥有的所有的属性名和方法名，返回一个包含有所有属性名和方法名的有序列表
• dir() 函数的内部实现，其实是在调用参数对象 __dir__() 方法的基础上，对该方法返回的属性名和方法名做了排序
• 使用 __dir__() 方法和 dir() 函数输出的数据是相同，仅仅顺序不同
• 语法格式 ：对象名.__dir__()

7.5.4.6 查看对象内部所有属性名和属性值组成的字典__dict__

• __dict__ 属性 : 用于查看类中包含哪些属性
• 特点
  • 用类名直接调用 __dict__，会输出该由类中所有类属性组成的字典
  • 用类的实例对象调用 __dict__，会输出由类中所有实例属性组成的字典
  • 具有继承关系的父类和子类，通过类名查看类属性，仅查看自己包含的属性，父类、子类互不影响
  • 借助由类实例对象调用 __dict__ 属性获取的字典，可以使用字典的方式对其中实例属性的值进行修改
• 语法格式 ：
  • 类名调用 ： 类名.__dict__
  • 实例对象调用 : 对象名.__dict__

7.6 类属性使用高级方法

• 通过类对象.属性的方式访问类中定义的属性的方法，破坏了类的封装原则。正常情况下，类包含的属性应该是隐藏的，只允许通过类提供的方法来间接实现对类属性的访问和操作，因此python提供了许多类属性操作的高级方法
• 破坏封装性的用法

class person :
	def __init__(self,name):
		self.name = name

# 直接用 对象名.属性 进行操作，破坏了类的封装性
QWQ = person("QWQ") 
print(QWQ.name)    # 调用属性
QWQ.name = 'LNL'   # 修改属性

• 正确做法是类提供的方法来间接实现对类属性的访问和操作

class person :
	def __init__(self,name):
		self.name = name
	def getname(self) :  # getter 方法
		return self.name
	def setname(self, name) :  # setter 方法
		self.name = name
	def delname(self) :   # del 方法
		self.name = "xxx"

QWQ = person("QWQ") 
print(QWQ.getname())    # 调用属性
QWQ.setname('LNL')      # 修改属性
QWQ.delname()

7.6.1 property()函数

• 在不破坏类封装原则的基础上，又希望通过 类对象.方法(参数) 的方式来操作属性，python提供了 property() 函数
• 语法 ：属性名 = property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)
  • fget 参数用于指定获取该属性值的类方法
  • fset 参数用于指定设置该属性值的方法
  • fdel 参数用于指定删除该属性值的方法
  • doc 是一个文档字符串，用于说明此函数的作用
• 此时该属性必须设置为私有属性，即使用 __属性名（前面有 2 个下划线）

class person:
    def __init__(self,name): #构造函数
        self.__name = name
    def setname(self,name) : #设置 name 属性值的函数
        self.__name = name
    def getname(self): #访问nema属性值的函数
        return self.__name
    def delname(self) : #删除name属性值的函数
        self.__name = "xxx"
    name = property(getname, setname, delname, '姓名操作') #为name属性配置property()函数

print(person.name.__doc__) # 调取说明文档的 2 种方式
help(person.name)
QWQ = person("QWQ") 
print(QWQ.name)   # 调用 getname() 方法
QWQ.name = "LNL"  # 调用 setname() 方法
del QWQ.name      # 调用 delname() 方法

7.6.2 装饰器

• 既要保护类的封装特性，又要让开发者可以使用 对象.属性 的方式操作操作类属性，除了使用 property() 函数，Python 还提供了 @property 装饰器
• @property 装饰器，可以直接通过方法名来访问方法，不需要在方法名后添加一对（）小括号
• @property 的语法格式如下：

@property
def 变量名(self)
    代码块

• 修改属性的值需要用到 setter 装饰器 :

@变量名.setter
def 变量名(self, value):
    代码块

当构造函数__init__()中，属性没有加下划线，此时会先执行setter装饰器的设置函数，利用该特性可以在setter装饰器函数中添加判断条件

• 删除指定属性的值用 deleter 装饰器 ：

@变量名.deleter
def 变量名(self):
    代码块

• 使用实例 ：

class Rect:
    def __init__(self,area):
        self.__area = area
    @property
    def area(self):
        return self.__area
    @area.setter
    def area(self, value):
        self.__area = value
    @area.deleter
    def area(self):
        self.__area = 0

rect = Rect(30) 
print("矩形的面积是：",rect.area) #直接通过方法名来访问 area 方法
rect.area = 90
print("修改后的面积：",rect.area)
del rect.area
print("删除后的area值为：",rect.area)

7.6.3 描述符

• 描述符就是一个类，只不过它定义了另一个类中属性的访问方式, 换句话说，一个类可以将属性管理全权委托给描述符类
• 类里实现了 __get__()、__set__()、__delete__() 的方法
  • __get__： 用于访问属性，格式：__set__(self, obj, type )它返回属性的值，若属性不存在、不合法等都可以抛出对应的异常
  • __set__：将在属性分配操作中调用，格式 ： __get__(self, obj, value)不会返回任何内容
  • __delete__：控制删除操作，格式 ： __delete__(self, obj)不会返回内容
• 使用案例 ：

class Score: 
    def __set__(self, instance, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise TypeError('Score must be integer')
        if not 0 <= value <= 100:
            raise ValueError('Valid value must be in [0, 100]')
        self._score = value
    def __get__(self, instance, owner):
        return self._score
    def __delete__(self):
        del self._score

class Student:
    math = Score()
    chinese = Score()
    english = Score()
    def __init__(self, name, math, chinese, english):
        self.name = name
        self.math = math
        self.chinese = chinese
        self.english = english
    def __repr__(self):
        return "".format(
                self.name, self.math, self.chinese, self.english
            )

QWQ = Student("QWQ", 10, 12, 13)
print(QWQ)

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感谢阅读 若有错误 敬请见谅 ！！！

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