028.Python面向对象_类&补充_元类

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补充_元类

概念

• 创建类对象的类，就是元类
• 理解：
  • 1、对象是怎么产生的：对象是由类创建出来的
  • 2、类是不是对象：类也是对象
  • 3、类对象是不是可以由另外一个类创建出来：可以（元类）
• 示例

  
  n = 10
  print(n.__class__)              # 
  
  s = 'abc'
  print(s.__class__)              # 
  
  
  class Person:
      pass
  
  
  p = Person()
  print(p.__class__)              # 
  
  print('=' * 50)
  
  print(n.__class__.__class__)    # 
  print(int.__class__)            # 
  
  print(s.__class__.__class__)    # 
  print(str.__class__)            # 
  
  print(p.__class__.__class__)    # 
  print(Person.__class__)         # 
  

• 图解

类对象创建方式

• 方式一
• 通过 class 关键字声明
• Python解释器扫描到这一段代码，会根据类描述自动创建类对象
• 语法

  class ClassName:
      # 类对象代码块
      pass
  

• 示例

  class Person:
      sex = '男'
  
      def eat(self, thing):
          print(self.name, f'用筷子吃{thing}')
  
  
  p = Person()
  p.name = '张三'
  
  print(p.name)           # 张三
  print(p.sex)            # 男
  p.eat('白菜')            # 张三 用筷子吃白菜
  

• 方式二
• 通过 type 函数手动创建
• 语法

  var = type(name: str, bases: tuple[type, ...], dict:dict[str, Any], **kwargs)
  
  # var: 变量名，用于接收类对象
  # name：类名（字符串类型）
  # bases：父对象（元组类型）
  # dict：用键值对存放类属性和类方法（字典类型）
  
  

• 示例

  def eat(self, thing):
      print(self.name, f'用筷子吃{thing}')
  
  
  xxx = type('Person', (), {'sex': '男', 'eat': eat})
  
  p = xxx()
  p.name = '张三'
  
  print(p.name)           # 张三
  print(p.sex)            # 男
  p.eat('白菜')            # 张三 用筷子吃白菜
  

• 图解

---

元类查找机制

• 两种方式创建类对象，最终都是要通过元类来创建。但是并不是每一个类的创建都是通过type这个元类来创建，而是有一个元类查找机制
• 利用元类查找机制，我们就可以通过指定类的元类来对类的创建过程进行干预
• 元类查找机制
  • 创建一个类步骤
  • 第一步：到自己的类描述中查找是否存在__metaclass__ 属性标明元类
    • 如果有，则用标明的元类进行创建
  • 第二步：到自己继承的父类里面查找父类是否存在__metaclass__ 属性标明元类
    • 如果有，则用父类标明的元类进行创建
  • 第三步：到模块内查找是否存在__metaclass__ 属性标明元类
    • 如果有，则用模块级元类进行创建
  • 第四步：前面三种元类都没有，则会找到 type 元类进行创建
• 示例

  # 模块级，通过__metaclass__属性指定元类 ccc
  __metaclass__ = ccc
  
  
  class Animal:
      # 父类级，通过__metaclass__属性指定元类 bbb
      __metaclass__ = bbb
      pass
  
  
  class Person(Animal):
      # 自身级，通过__metaclass__属性指定元类 aaa
      __metaclass__ = aaa
      pass
  

• 图解

---

元类的应用场景

• 1、拦截类的创建
• 2、修改类
• 3、返回修改之后的类
• 后面详细讲解

---

类的描述

• 目的

  • 方便李清逻辑思路
  • 方便多人合作开发时的沟通
  • 方便生成项目文档
  • …

• 描述方式

  • 类描述语法

    class ClassName:
        """
        关于这个类的描述：类的作用、构造函数等；类属性的描述
        Attributes:
            count：类型，作用
        """
        count = 1
    
        def run(self, distance, step):
            """
            关于这个方法的作用
            :param distance: 类型，参数的含义，是否有默认值
            :param step: 类型，参数的含义，是否有默认值
            :return: 返回值的类型，返回结果的含义
            """
            print("这里是run方法的代码块")
            return distance / step
    

  • 查看类描述

    help(ClassName)
    

  • 运行结果

    class ClassName(builtins.object)
     |  关于这个类的描述：类的作用、构造函数等；类属性的描述
     |  Attributes:
     |      count：类型，作用
     |  
     |  Methods defined here:
     |  
     |  run(self, distance, step)
     |      关于这个方法的作用
     |      :param distance: 类型，参数的含义，是否有默认值
     |      :param step: 类型，参数的含义，是否有默认值
     |      :return: 返回值的类型，返回结果的含义
     |  
     |  ----------------------------------------------------------------------
     |  Data descriptors defined here:
     |  
     |  __dict__
     |      dictionary for instance variables (if defined)
     |  
     |  __weakref__
     |      list of weak references to the object (if defined)
     |  
     |  ----------------------------------------------------------------------
     |  Data and other attributes defined here:
     |  
     |  count = 1
    
    

• 生成项目文档

• 方法1：使用内置模块（pydoc）

• 具体步骤

  • 在cmd窗口执行命令

  查看文档描述：
      python3 -m pydoc 模块名称（不带.py 后缀）
      
  启动本地服务浏览文档：
      python3 -m pydoc -p 端口号
      python3 -m pydoc -b
      
  生成指定模块html文档：
      python3 -m pydoc -w 模块名称（不带.py 后缀）
  

• 方法2：使用第三方模块（Sphinx、epydoc、doxygen)

  • 具体步骤在后面学习包和模块的时候进行详细讲解

• 示例

• 类描述代码（06-classdesc.py）

  class ClassName:
      """
      关于这个类的描述：类的作用、构造函数等；类属性的描述
      Attributes:
          count：类型，作用
      """
      count = 1
  
      def run(self, distance, step):
          """
          关于这个方法的作用
          :param distance: 类型，参数的含义，是否有默认值
          :param step: 类型，参数的含义，是否有默认值
          :return: 返回值的类型，返回结果的含义
          """
          print("这里是run方法的代码块")
          return distance / step
  
  
  

• 生成描述文档（只需要执行1、5即可）

  • 1、打开cmd，先切换到对应盘符，再使用 cd 目录路径 命令进入项目目录

    • 这里也可以直接鼠标右键py文件–open in – Terminal`
    • 

  • 2、直接查看模块的描述文档 python -m pydoc 06-classdesc

    • 

  • 3、查看模块名称中包含指定关键字的模块 python -m pydoc -k 类

    • 

  • 4、在本地机器上的给定端口上启动HTTP服务器，用浏览器查看类描述 python -m pydoc -p 1234

    • 在任意未使用的端口上启动HTTP服务器，并打开Web浏览器以交互方式浏览文档 python -m pydoc -b

    • 

    • 

    • 

    • 如果模块名称是中文，则会报错

    • 

  • 5、将模块的HTML文档写到当前目录下的文件中 python -m pydoc -w classdesc

    • 通过指定目录名可以生成目录内所有模块的HTML文档 python -m pydoc -w 目录名\，需要将cmd的目录切换到上一级
    • 

• cmd命令补充

  python --help      # 查看python3命令中的帮助文档
  # 2023年10月，cmd直接输入python是执行python3，在之前是需要输入python3
  
  -b     : issue warnings about str(bytes_instance), str(bytearray_instance)
           and comparing bytes/bytearray with str. (-bb: issue errors)
  -B     : don't write .pyc files on import; also PYTHONDONTWRITEBYTECODE=x
  -c cmd : program passed in as string (terminates option list)
  -d     : turn on parser debugging output (for experts only, only works on
           debug builds); also PYTHONDEBUG=x
  -E     : ignore PYTHON* environment variables (such as PYTHONPATH)
  -h     : print this help message and exit (also --help)
  -i     : inspect interactively after running script; forces a prompt even
           if stdin does not appear to be a terminal; also PYTHONINSPECT=x
  -I     : isolate Python from the user's environment (implies -E and -s)
  -m mod : run library module as a script (terminates option list)
          # 以脚本形式运行库模块(终止选项列表)
  -O     : remove assert and __debug__-dependent statements; add .opt-1 before
           .pyc extension; also PYTHONOPTIMIZE=x
  -OO    : do -O changes and also discard docstrings; add .opt-2 before
           .pyc extension
  -q     : don't print version and copyright messages on interactive startup
  -s     : don't add user site directory to sys.path; also PYTHONNOUSERSITE
  -S     : don't imply 'import site' on initialization
  -u     : force the stdout and stderr streams to be unbuffered;
           this option has no effect on stdin; also PYTHONUNBUFFERED=x
  -v     : verbose (trace import statements); also PYTHONVERBOSE=x
           can be supplied multiple times to increase verbosity
  -V     : print the Python version number and exit (also --version)
           when given twice, print more information about the build
  -W arg : warning control; arg is action:message:category:module:lineno
           also PYTHONWARNINGS=arg
  -x     : skip first line of source, allowing use of non-Unix forms of #!cmd
  -X opt : set implementation-specific option. The following options are available:
  

• 查看 pydoc 模块帮助文档 python -m pydoc -h

  pydoc <name> ...
      Show text documentation on something.  <name> may be the name of a Python keyword, topic, function, module, or package, or a dotted reference to a class or function within a module or module in a package.  If <name> contains a '\', it is used as the path to a Python source file to document. If name is 'keywords', 'topics', or 'modules', a listing of these things is displayed.        
      # 显示某事的文本文档。可以是Python关键字、主题、函数、模块或包的名称，也可以是对模块或包中的模块中的类或函数的带点引用。如果包含'\'，它将被用作要记录的Python源文件的路径。如果name是'keywords'， 'topics'或'modules'，则显示这些内容的列表。
  
  pydoc -k <keyword>
      Search for a keyword in the synopsis lines of all available modules.
      # 在所有可用模块的概要行中搜索关键字
      
  pydoc -n <hostname>
      Start an HTTP server with the given hostname (default: localhost).
      # 使用给定的主机名(默认:localhost)启动HTTP服务器。
  
  pydoc -p <port>
      Start an HTTP server on the given port on the local machine.  Port number 0 can be used to get an arbitrary unused port.
      # 在本地机器上的给定端口上启动HTTP服务器。端口号0可用于获取任意未使用的端口。
      
  pydoc -b
      Start an HTTP server on an arbitrary unused port and open a Web browser to interactively browse documentation.  This option can be used in combination with -n and/or -p.
      # 在任意未使用的端口上启动HTTP服务器，并打开Web浏览器以交互方式浏览文档。该选项可以与-n和/或-p组合使用。
  
  pydoc -w <name> ...
      Write out the HTML documentation for a module to a file in the current directory.  If <name> contains a '\', it is treated as a filename; if it names a directory, documentation is written for all the contents.
      # 将模块的HTML文档写到当前目录下的文件中。如果包含'\'，则将其视为文件名;如果它命名一个目录，则为所有内容编写文档。