Python3 面向对象
Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,正因为如此,在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。
如果你以前没有接触过面向对象的编程语言,那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征,在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念,这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。
接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。
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。
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。
实例变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。
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。
方法:类中定义的函数。
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。
类定义
语法格式如下:
classClassName:...
类实例化后,可以使用其属性,实际上,创建一个类之后,可以通过类名访问其属性。
类对象
类对象支持两种操作:属性引用和实例化。
属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法:obj.name。
类对象创建后,类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:
#!/usr/bin/python3classMyClass:'''一个简单的类实例'''i=12345deff(self):return'hello world'# 实例化类x=MyClass()# 访问类的属性和方法print('MyClass 类的属性 i 为:',x.i)print('MyClass 类的方法 f 输出为:',x.f())
实例化类:
# 实例化类x=MyClass()# 访问类的属性和方法
以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x,x 为空的对象。
执行以上程序输出结果为:
MyClass类的属性i为:12345MyClass类的方法f输出为:hello world
很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法(构造方法),像下面这样:
def__init__(self):self.data=[]
类定义了 __init__() 方法的话,类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中,可以这样创建一个新的实例:
x=MyClass()
当然, __init__() 方法可以有参数,参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:
>>>classComplex:...def__init__(self,realpart,imagpart):...self.r=realpart...self.i=imagpart...>>>x=Complex(3.0,-4.5)>>>x.r,x.i(3.0,-4.5)
类的方法
在类地内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数self,且为第一个参数:
#!/usr/bin/python3#类定义classpeople:#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=nself.age=aself.__weight=wdefspeak(self):print('%s 说: 我 %d 岁。'%(self.name,self.age))# 实例化类p=people('runoob',10,30)p.speak()
执行以上程序输出结果为:
runoob说:我10岁。
继承
Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承就,类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:
classDerivedClassName(BaseClassName1):...
需要注意圆括号中基类的顺序,若是基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,从左到右查找基类中是否包含方法。
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:
classDerivedClassName(modname.BaseClassName):
实例
#!/usr/bin/python3#类定义classpeople:#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=nself.age=aself.__weight=wdefspeak(self):print('%s 说: 我 %d 岁。'%(self.name,self.age))#单继承示例classstudent(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defspeak(self):print('%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级'%(self.name,self.age,self.grade))s=student('ken',10,60,3)s.speak()
执行以上程序输出结果为:
ken说:我10岁了,我在读3年级
多继承
Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:
classDerivedClassName(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。
#!/usr/bin/python3#类定义classpeople:#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=nself.age=aself.__weight=wdefspeak(self):print('%s 说: 我 %d 岁。'%(self.name,self.age))#单继承示例classstudent(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defspeak(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classspeaker():topic=''name=''def__init__(self,n,t):self.name=nself.topic=tdefspeak(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classsample(speaker,student):a=''def__init__(self,n,a,w,g,t):student.__init__(self,n,a,w,g)speaker.__init__(self,n,t)test=sample('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
执行以上程序输出结果为:
我叫Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是Python
方法重写
如果你的父类方法的功能不能满足你的需求,你可以在子类重写你父类的方法,实例如下:
#!/usr/bin/python3classParent:# 定义父类defmyMethod(self):print('调用父类方法')classChild(Parent):# 定义子类defmyMethod(self):print('调用子类方法')c=Child()# 子类实例c.myMethod()# 子类调用重写方法
执行以上程序输出结果为:
调用子类方法
类属性与方法
类的私有属性
__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。
类的方法
在类地内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数self,且为第一个参数
类的私有方法
__private_method:两个下划线开头,声明该方法为私有方法,不能在类地外部调用。在类的内部调用 slef.__private_methods。
实例如下:
#!/usr/bin/python3classJustCounter:__secretCount=0# 私有变量publicCount=0# 公开变量defcount(self):self.__secretCount+=1self.publicCount+=1print(self.__secretCount)counter=JustCounter()counter.count()counter.count()print(counter.publicCount)print(counter.__secretCount)# 报错,实例不能访问私有变量
执行以上程序输出结果为:
122Traceback(most recent calllast):File'test.py',line16,inprint(counter.__secretCount)# 报错,实例不能访问私有变量AttributeError:'JustCounter'objecthasnoattribute'__secretCount'
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
__div__: 除运算
__mod__: 求余运算
__pow__: 称方
运算符重载
Python同样支持运算符重载,我么可以对类的专有方法进行重载,实例如下:
#!/usr/bin/python3classVector:def__init__(self,a,b):self.a=aself.b=bdef__str__(self):return'Vector (%d, %d)'%(self.a,self.b)def__add__(self,other):returnVector(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)