Python--类（讲解）

Python类

1、面向对象：

根据类来创建对象称为实例化 ，这让你能够使用类的实例。

面向对象编程（Object-oriented Programming，简称 OOP），是一种封装代码的方法。

代码封装，其实就是隐藏实现功能的具体代码，仅留给用户使用的接口，就好像使用计算机，用户只需要使用键盘、鼠标就可以实现一些功能，而根本不需要知道其内部是如何工作的。

在 Python 中，所有的变量其实也都是对象，包括整形（int）、浮点型（float）、字符串（str）、列表(list)、元组(tuple)、字典（dict）和集合（set）。

面向对象中，常用术语包括：

• **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。**比如，前面编写的 tortoise 表示的只是乌龟这个物种，通过它可以创建出无数个实例来代表各种不同特征的乌龟（这一过程又称为类的实例化）。
• **对象：类并不能直接使用，通过类创建出的实例（又称对象）才能使用。**这有点像汽车图纸和汽车的关系，图纸本身（类）并不能为人们使用，通过图纸创建出的一辆辆车（对象）才能使用。
• **属性：类中的所有变量称为属性。**例如，tortoise 这个类中，bodyColor、footNum、weight、hasShell 都是这个类拥有的属性。
• **方法：类中的所有函数通常称为方法。**不过，和函数所有不同的是，类方法至少要包含一个 self 参数（后续会做详细介绍）。例如，tortoise 类中，crawl()、eat()、sleep()、protect() 都是这个类所拥有的方法，类方法无法单独使用，只能和类的对象一起使用。

2、定义类：

类的使用顺序：

• 创建（定义）类。
• 创建类的实例对象，通过实例对象实现特定的功能。

语法：

class 类名：
    多个（≥0）类属性...
    多个（≥0）类方法...

注意：无论类属性还是类方法，都不是必须的，还有就是类属性和类方法的位置是任意的，没有固定的先后顺序。但一般都是属性在前，方法在后。

class TheFirstDemo():
    """ 第一个python类 """
    # 定义类属性：
    name = "萧楚河"

    # 定义say类方法：
    def say(self, content):
        print(content)

注意：定义在类里面的属性称为类属性，定义在类方法中的属性称为实例属性。

3、_ _ init _ _()类构造方法：

构造方法用于创建对象时使用，每当创建一个类的实例对象时，Python 解释器都会自动调用它。

语法：

def __init__(self,...):
    代码块

class TheFirstDemo():
    """ 第一个python类 """
    # 定义类属性：
    name = "萧楚河"

    # 定义构造方法：
    def __init__(self):
        print("调用构造方法")

    # 定义say类方法：
    def say(self, content):
        print(content)

4、创建和使用类：

class initDemo():
    """ 构造方法练习 """
    name = 'jack'

    # 构造方法：
    def __init__(self, school, age):
        print(f"学校名字是：{school}, 今年{age}岁了。")

    # 定义say 方法
    def say(self):
        print("我是say 方法。")

pp2 = initDemo("师范附中", 21)  # 学校名字是：师范附中, 今年21岁了。
pp2.say()  # 我是say 方法。

在创建对象时，隐式的调用 __init()__方法。并且里面的self 不需要传参。

定义的类只有进行实例化，也就是使用该类创建对象之后，才能得到利用。

• 访问 或 修改类对象具有的实例变量，甚至可以添加新的实例变量或者删除已有的实例变量；

• 调用类对象的方法，包括调用现有的方法，以及给类对象动态添加方法。

# 类的使用
class Cstady():
    """ 类对象的使用 """
    name = 'tom'
    age = 21

    # say 方法：
    def say(self, content):
        print(content)

cc = Cstady()
print(f"姓名为：{cc.name}, 年龄：{cc.age}")  # 姓名为：tom, 年龄：21
cc.say("我怎么这么帅")   # 我怎么这么帅

cc.name = '萧楚河'
print(cc.name)   # 萧楚河

cc.email = '[email protected]'
print(cc.email)   # [email protected]  # 给类对象动态添加 变量。

# 动态删除实例变量：
del cc.email
print(cc.email)  # AttributeError: 'Cstady' object has no attribute 'email'

5、self 的用法：

无论是显式创建类的构造方法，还是向类中添加实例方法，都要求将 self 参数作为方法的第一个参数。

Python 只是规定，无论是构造方法还是实例方法，最少要包含一个参数，并没有规定该参数的具体名称。之所以将其命名为 self，只是程序员之间约定俗成的一种习惯，遵守这个约定，可以使我们编写的代码具有更好的可读性。

通过 self 参数，它就相当于每个房子的门钥匙，可以保证每个房子的主人仅能进入自己的房子（每个类对象只能调用自己的类变量和类方法）。

同一个类可以产生多个对象，当某个对象调用类方法时，该对象会把自身的引用作为第一个参数自动传给该方法，换句话说，Python 会自动绑定 类方法的第一个参数 指向 调用该方法的对象 。

# self 的使用
class Slee():
    """ self详解 """
    def __init__(self):
        print("调用构造函数")

    def say(self):
        print(self, "学习self的作用。")

lili = Slee()
lili.say()    # <__main__.Slee object at 0x000002049B8466B0> 学习self的作用。

xiaom = Slee()
xiaom.say()   # <__main__.Slee object at 0x000002049B846650> 学习self的作用。

对于构造函数中的 self 参数，其代表的是当前正在初始化的类对象。

class Person():
    """ 定义一个person类 """
    name = "xxxx"

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

pp = Person('tom猫')
print(pp.name)   # tom猫

6、类变量和实例变量：

• 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。

和类变量不同，通过某个对象修改实例变量的值，不会影响类的其它实例化对象，更不会影响同名的类变量。

class Person():
    """ person类 """
    name = '小明'
    url = 'www.baidu.com'

    def __init__(self):
        self.name = 'linux'
        self.url = 'hello,linux'

    def say(self):
        self.age = 13
# 实例对象1
p01 = Person()
p01.name = 'java'
p01.url = 'java is very good.'
print(p01.name , p01.url)
# 实例对象2
p02 = Person()
print(p02.name, p02.url)
# 类变量
print(Person.name)
print(Person.url)

Python 只支持为特定的对象添加实例变量。

通常情况下，定义局部变量是为了所在类方法功能的实现。需要注意的一点是，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 Sum():
    """ 求和类 """
    def sum(self, num):
        s = 0.8 * num
        print(f"价格为：{s}")

ss = Sum()
ss.sum(10)  # 8

7、实例方法、静态方法和类方法：

采用 @classmethod 修饰的方法为类方法；采用 @staticmethod 修饰的方法为静态方法；不用任何修改的方法为实例方法。

构造方法也是一种实例方法。

其中 @classmethod 和 @staticmethod 都是函数装饰器。

• 实例方法：

class Person():
    """ 实例方法 """
    def __init__(self):
        print("构造方法。")

    def say(self):
        print("实例方法。")
pp = Person()
pp.say()

• 类方法：

class Person():
    """ 实例方法 """
    def __init__(self):
        print("构造方法。")

    # 实例方法
    def say(self):
        print("实例方法。")

    # 类方法
    @classmethod
    def info(cls):
        print("正在调用类方法。")

pp = Person()
pp.say()
pp.info()
Person.info()  # 正在调用类方法。(推荐)

类方法推荐使用类名直接调用，当然也可以使用实例对象来调用（不推荐）。

• 静态方法：

静态方法，其实就是我们学过的函数，和函数唯一的区别是，静态方法定义在类这个空间中，而函数则定义在程序所在的空间中。

静态方法没有类似 self、cls 这样的特殊参数，因此 Python 解释器不会对它包含的参数做任何类或对象的绑定。也正因为如此，类的静态方法中无法调用任何类属性和类方法。

# 静态方法：
    @staticmethod
    def show(name, age):
        print(f"姓名是：{name}，年龄是：{age}")
        
Person.show('小明', 21)  # 姓名是：小明，年龄是：21
pp.show('小红', 19)  # 姓名是：小红，年龄是：19

用类的实例对象访问类成员的方式称为绑定方法，而用类名调用类成员的方式称为非绑定方法。

8、类特殊方法：

1、repr()方法：显示属性：

通常情况下，直接输出某个实例化对象。

class CLanguage:
    pass
clangs = CLanguage()
print(clangs)  # <__main__.CLanguage object at 0x000001A7275221D0>

如果想输出该对象的基本信息，例如该对象有哪些属性，它们的值各是多少等等。

class CLanguage:
    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"
        self.add = "http://c.biancheng.net"
    def __repr__(self):
        return "CLanguage[name="+ self.name +",add=" + self.add +"]"
clangs = CLanguage()
print(clangs)   # CLanguage[name=C语言中文网,add=http://c.biancheng.net]

repr() 方法是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。

2、 del()方法：销毁对象:

如果之前创建的类实例化对象后续不再使用，最好在适当位置手动将其销毁，释放其占用的内存空间（整个过程称为垃圾回收（简称GC））。

大多数情况下，Python 开发者不需要手动进行垃圾回收，因为 Python 有自动的垃圾回收机制（下面会讲），能自动将不需要使用的实例对象进行销毁。

class CLanguage:
    def __init__(self):
        print("调用 __init__() 方法构造对象")
    def __del__(self):
        print("调用__del__() 销毁对象，释放其空间")
clangs = CLanguage()
del clangs

3、dir()用法：列出对象的所有属性（方法）名:

dir() 函数，可以列出某个对象拥有的所有的属性名和方法名，该函数会返回一个包含有所有属性名和方法名的有序列表。

# __dir__()方法的用法
class Person:
    def __init__ (self,):
        self.name = "C语言中文网"
        self.add = "http://c.biancheng.net"
    def say(self):
        pass
    
pp = Person()
print(dir(pp))

['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'add', 'name', 'say']

注意：通过 dir() 函数，不仅仅输出本类中新添加的属性名和方法（最后 3 个），还会输出从父类（这里为 object 类）继承得到的属性名和方法名。

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。

4、__dict__属性：查看对象内部所有属性名和属性值组成的字典：

# __dict__()方法
class Person():
    a = 1
    b = 2
    def __init__(self):
        self.name = '萧楚河'
        self.age = 21
print(Person.__dict__)

pp = Person()
print(pp.__dict__)

{'__module__': '__main__', 'a': 1, 'b': 2, '__init__': <function Person.__init__ at 0x000001E501CFA710>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__doc__': None}
{'name': '萧楚河', 'age': 21}

对于具有继承关系的父类和子类来说，父类有自己的 dict，同样子类也有自己的 dict，它不会包含父类的 dict。

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。

注意，无法通过类似的方式修改类变量的值。

5、setattr()、getattr()、hasattr()函数：

1、hasattr() 函数

用来判断某个类实例对象是否包含指定名称的属性或方法。

hasattr(obj, name)

其中 obj 指的是某个类的实例对象，name 表示指定的属性名或方法名。同时，该函数会将判断的结果（True 或者 False）作为返回值反馈回来。

# hasattr()函数
class Person():
    def __init__(self):
        self.name = "jack"
        self.add = "www.baidu.com"

    def say(self):
        print("我正在学Python。")
pp = Person()
print(hasattr(pp, "name"))  # True
print(hasattr(pp, "add"))   # True
print(hasattr(pp, "say"))   # True

我们只能通过该函数判断实例对象是否包含该名称的属性或方法，但不能精确判断，该名称代表的是属性还是方法。

2、getattr() 函数：

getattr() 函数获取某个类实例对象中指定属性的值。

getattr(obj, name[, default])

obj 表示指定的类实例对象，name 表示指定的属性名，而 default 是可选参数，用于设定该函数的默认返回值，即当函数查找失败时，如果不指定 default 参数，则程序将直接报 AttributeError 错误，反之该函数将返回 default 指定的值。

class Person():
    def __init__(self):
        self.name = "jack"
        self.add = "www.baidu.com"

    def say(self):
        print("我正在学Python。")
pp = Person()
print(getattr(pp, "name"))  # jack
print(getattr(pp, "add"))   # www.baidu.com
print(getattr(pp, "say"))   # >
print(getattr(pp, "show", 'noshow'))   # noshow

3、setattr()函数：

setattr() 函数的功能相对比较复杂，它最基础的功能是修改类实例对象中的属性值。其次，它还可以实现为实例对象动态添加属性或者方法。

setattr(obj, name, value)

class Person():
    def __init__(self):
        self.name = "jack"
        self.add = "www.baidu.com"

    def say(self):
        print("我正在学Python。")
pp = Person()
print(pp.name)  # jack
print(pp.add)  # www.baidu.com
setattr(pp, "name", "tom")
setattr(pp, "add", "hello,python.")
print(pp.name)  # tom
print(pp.add)   # hello,python.

setattr() 函数，还可以将类属性修改为一个类方法，同样也可以将类方法修改成一个类属性。

def say(self):
    print("我正在学Python")
class CLanguage:
    def __init__ (self):
        self.name = "hello"
        self.add = "china"
clangs = CLanguage()
print(clangs.name)  # hello
print(clangs.add)   # china
setattr(clangs,"name",say)
clangs.name(clangs)   # 我正在学Python

使用 setattr() 函数对实例对象中执行名称的属性或方法进行修改时，如果该名称查找失败，Python 解释器不会报错，而是会给该实例对象动态添加一个指定名称的属性或方法。

9、检查类型：（issubclass、isinstance）

• issubclass(cls, class_or_tuple)：检查 cls 是否为后一个类或元组包含的多个类中任意类的子类。
• isinstance(obj, class_or_tuple)：检查 obj 是否为后一个类或元组包含的多个类中任意类的对象。

# 定义一个字符串
hello = "Hello"
# "Hello"是str类的实例，输出True
print('"Hello"是否是str类的实例: ', isinstance(hello, str))

# "Hello"是object类的子类的实例，输出True
print('"Hello"是否是object类的实例: ', isinstance(hello, object))

# str是object类的子类，输出True
print('str是否是object类的子类: ', issubclass(str, object))

# "Hello"不是tuple类及其子类的实例，输出False
print('"Hello"是否是tuple类的实例: ', isinstance(hello, tuple))

# str不是tuple类的子类，输出False
print('str是否是tuple类的子类: ', issubclass(str, tuple))

# 定义一个列表
my_list = [2, 4]
# [2, 4]是list类的实例，输出True
print('[2, 4]是否是list类的实例: ', isinstance(my_list, list))

# [2, 4]是object类的子类的实例，输出True
print('[2, 4]是否是object类及其子类的实例: ', isinstance(my_list, object))

# list是object类的子类，输出True
print('list是否是object类的子类: ', issubclass(list, object))

# [2, 4]不是tuple类及其子类的实例，输出False
print('[2, 4]是否是tuple类及其子类的实例: ', isinstance([2, 4], tuple))

# list不是tuple类的子类，输出False
print('list是否是tuple类的子类: ', issubclass(list, tuple))

issubclass() 和 isinstance() 两个函数的第二个参数都可使用元组。

# str是list或tuple或object的子类，输出True
print('str是否为list或tuple或object的子类 ', issubclass(str, (list, tuple, object)))

• Python 为所有类都提供了一个 bases 属性，通过该属性可以查看该类的所有直接父类，该属性返回所有直接父类组成的元组。
• Python 还为所有类都提供了一个 subclasses() 方法，通过该方法可以查看该类的所有直接子类，该方法返回该类的所有子类组成的列表。

10、call()方法：

call()方法的功能类似于在类中重载 () 运算符，使得类实例对象可以像调用普通函数那样，以“对象名()”的形式使用。

class CLanguage:
    # 定义__call__方法
    def __call__(self,name,add):
        print("调用__call__()方法",name,add)
clangs = CLanguage()
clangs("hello","china")   # 调用__call__()方法 hello china

用 call() 弥补 hasattr() 函数的短板：

class CLanguage:
    def __init__ (self):
        self.name = "张三"
        self.add = "china"
    def say(self):
        print("我正在学Python")
clangs = CLanguage()
if hasattr(clangs,"name"):
    print(hasattr(clangs.name,"__call__"))   # False
print("**********")
if hasattr(clangs,"say"):
    print(hasattr(clangs.say,"__call__"))   # True

11、运算符重载：

重载运算符，指的是在类中定义并实现一个与运算符对应的处理方法，这样当类对象在进行运算符操作时，系统就会调用类中相应的方法来处理。

class MyClass: #自定义一个类
    def __init__(self, name , age): #定义该类的初始化函数
        self.name = name #将传入的参数值赋值给成员交量
        self.age = age
    def __str__(self): #用于将值转化为字符串形式，等同于 str(obj)
        return "name:"+self.name+";age:"+str(self.age)
   
    __repr__ = __str__ #转化为供解释器读取的形式
   
    def __lt__(self, record): #重载 self
        if self.age < record.age:
            return True
        else:
            return False
   
    def __add__(self, record): #重载 + 号运算符
        return MyClass(self.name, self.age+record.age)
myc = MyClass("Anna", 42) #实例化一个对象 Anna，并为其初始化
mycl = MyClass("Gary", 23) #实例化一个对象 Gary，并为其初始化
print(repr(myc)) #name:Anna;age:42
print(myc) #name:Anna;age:42
print (str (myc)) #格式化对象 myc ，输出"name:Anna;age:42"
print(myc < mycl) #比较 myc
print (myc+mycl) #进行两个 MyClass 对象的相加运算，输出 "name:Anna;age:65"

12、迭代器：

迭代器指的就是支持迭代的容器，更确切的说，是支持迭代的容器类对象，这里的容器可以是列表、元组等这些 Python 提供的基础容器，也可以是自定义的容器类对象，只要该容器支持迭代即可。

如果要自定义实现一个迭代器，则类中必须实现如下 2 个方法：

• next(self)：返回容器的下一个元素。

• iter(self)：该方法返回一个迭代器（iterator）。

生成器：

# 生成器
def intNum():
    print("开始执行。。。")
    for i in range(5):
        yield i
        print("继续执行")
num = intNum()
for i in num:
    print(i)

相比迭代器，生成器最明显的优势就是节省内存空间，即它不会一次性生成所有的数据，而是什么时候需要，什么时候生成。