Python----类对象和实例对象
目录
一.类和类的实例
二.类属性和实例属性
三.私有属性和公有属性
四.静态方法和类方法
五.__init__方法，__new__方法和__del__方法：
六.私有方法和公有方法
七.方法的重载
八.方法的继承
九.方法的重写
十.对象的特殊方法
十一.对象的引用，浅拷贝和深拷贝
一.类和类的实例
类(Class):用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。
类的实例：每个对象都属于特定的类，并被称为该类的实例(类的具体实体)。
看点实际的：
class Person1: #定义类Person1
pass # 类体为空语句
print(Person1, type(Person1), id(Person1))
结果：
2077119090192 Person1：表示类对象的名称，属于"__main__"模块
type(Person1):表示Person1一个类
id(Person1)：表示Person1类的唯一标识符，用来区别其他对象
class Person1: #定义类Person1
pass # 类体为空语句
p1 = Person1() #实例化该类并创建一个对象p1
print(p1, type(p1), id(p1))
结果：
<__main__.Person1 object at 0x0000026DD4176DD0> 2670732996048 p1:p1是Person1类的一个对象，属于“__main__”模块，其内存地址为0x0000026DD4176DD0
type(p1):表示p1所属的类是Person1，属于“__main__”模块
id(p1):表示p1对象的唯一标识符
二.类属性和实例属性
类变量（属性）:类变量在整个实例化的对象中是公用的,定义在类中且在函数体之外，通常不作为实例变量使用,属于类本身，可以通过类名访问/修改
class Person2:
count = 0 #定义属性count，表示计数
name = "Person" #定义属性name，表示名称
def __init__(self):
pass
def fun(self):
pass
#测试代码
Person2.count += 1 #通过类名访问，计数加1
print(Person2.count) #类名访问，读取并显示类属性
print(Person2.name) #类名访问，读取并显示类属性
结果:
1
Person
实例变量：在类的声明中，属性是用变量来表示的，定义在方法内，比如定义到构造方法中，普通的方法内，通过self.变量名定义的属性。
class Person3: #定义类Person3
def __init__(self, name,age): #__init__方法
self.name = name #初始化self.name，
self.age = age #初始化self.age，
def say_hi(self): #定义类Person3的函数say_hi()
print('您好, 我叫', self.name)
#测试代码
p1 = Person3('张三',25) #对象实例化
p1.say_hi () #调用对象的方法
print(p1.age) #通过p1.age（obj1.变量名）读取成员变量age
结果:
您好，我叫张三
25改变类属性值或实例变量值
class Person4:
count = 0 #定义属性count，表示计数
name = "Person" #定义属性name，表示名称
#测试代码
p1 = Person4() #创建实例对象1
p2 = Person4() #创建实例对象2
print((p1.name, p2.name)) #通过实例对象访问实例变量
Person4.name = "雇员" #通过类变量访问，设置类属性值
print((p1.name, p2.name)) #读取实例变量
p1.name = "员工" #通过实例变量访问，设置实例变量的值
print((p1.name, p2.name)) #读取实例变量的值
结果：
三.私有属性和公有属性
Python类的成员没有访问控制限制
约定两个下划线开头，但不以两个下划线结束的属性是私有的（private），其他为公共的（public）
class A:
def __init__(self):
self.__name = 'class A' #私有类属性
def get_name(self):
print(self.__name) #在类方法中访问私有类属性
#测试代码
Aa = A()
Aa.get_name()
Aa.__name #导致错误，不能直接访问私有类属性
结果：
@property
面向对象程序设计的封装性原则要求不直接访问类中的数据成员，@property装饰器装饰访问私有属性的方法，使访问方式更友好。
class Person1:
def __init__(self, name):
self.__name = name
@property
def name(self):
return self.__name
#测试代码
p = Person1('王五')
print(p.name)
结果：
王五
@property装饰器默认提供一个只读属性，可使用对应的getter、setter和deleter装饰器实现其他访问器函数，@property装饰器会将方法转换为相同名称的只读属性,可以与所定义的属性配合使用，这样可以防止属性被修改。
class Person12:
def __init__(self, name):
self.__name = name
@property
def name(self):
return self.__name
@name.setter
def name(self, value):
self.__name = value
@name.deleter
def name(self):
del self.__name
#测试代码
p = Person12('姚六')
p.name = '王依依'
print(p.name)
结果：
王依依property的调用格式
property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None) #fget为get访问器，fset为set访问器，fdel为del访问器
class Person1:
def __init__(self, name):
self.__name = name
def getname(self):
return self.__name
def setname(self, value):
self.__name = value
def delname(self):
del self.__name
name = property(getname, setname, delname, "I'm the 'name' property.")
#测试代码
p = Person1('张三')
print(p.name)
p.name = '李四'
print(p.name)
结果：
张三
李四Python对象包含许多以双下划线开始和结束的变量，称为特殊属性 ：
| 特殊方法 | 含义 | 示例 |
| object.__dict__ | 对象的属性字典 | int.__dict__ #mappingproxy({'__new__': |
| instance.__class__ | 对象所属的类 | i.__class__ # |
| int.__class__ # |
||
| class.__bases__ | 类的基类元组 | int.__bases__ #( |
| class.__base__ | 类的基类 | int.__base__ # |
| class.__name__ | 类的名称 | int.__name__ # ‘int’ |
| class.__qualname__ | 类的限定名称 | int.__qualname__ #’int’ |
| class.__mro__ | 查看继承关系，基类元组 | int.__mro__ #( |
| class.mro() | 同上，可被子类重写 | int.mro()#[ |
| class.__subclasses__() | 子类列表 | int.__subclasses__()#[ |
自定义属性：
对象可以通过特殊属性__dict__存储自定义属性：
class C1:
pass
o=C1()
o.name='custom name'
print(o.__dict__)
结果：
拦截属性的访问：
可通过重载__getattr__和__setattr__拦截对成员的访问，从而自定义属性的行为
__getattr__只有在访问不存在的成员时才会调用
__getattribute__拦截所有（包括不存在的成员）的获取操作
注意：不要使用return self.__dict__[name]返回结果，因为self.__dict__[name]同样会被__getattribute__拦截，造成无限递归死循环
__getattr__(self, name) #获取属性，比__getattribute__()优先调用
__getattribute__(self, name)# 获取属性
__setattr__(self, name, value)#设置属性
__delattr__(self,name) #删除属性
class CustomAttribute(object):
def __init__(self): #__init__方法（构造函数）
pass #空语句
def __getattribute__(self, name): #获取属性，拦截所有的获取操作
return str.upper(object.__getattribute__(self, name))#转换为大写
def __setattr__(self, name, value): #设置属性
object.__setattr__(self, name, str.strip(value))#去除收尾空格
#测试代码
o = CustomAttribute() #创建实例对象
o.firstname=' mary ' #设置成员变量的值
print(o.firstname) # 读取并显示成员变量的值
结果：
四.静态方法和类方法
静态方法
•声明与类的对象实例无关的方法
•静态方法不对特定实例进行操作，访问对象实例会导致错误
•静态方法通过装饰器@staticmethod来定义
•静态方法一般通过类名来访问，也可以通过对象实例调用
静态方法的声明和调用
#声明
@staticmethod
def 静态方法名（[形参列表]）
函数体
#调用
类名.静态方法名([实参列表])
class TemperatureConverter:
@staticmethod
def c2f(t_c): #摄氏温度到华氏温度的转换
t_c = float(t_c)
t_f = (t_c * 1.8) + 32
return t_f
@staticmethod
def f2c(t_f): #华氏温度到摄氏温度的转换
t_f = float(t_f)
t_c = (t_f - 32) /1.8
return t_c
#测试代码
print("1. 从摄氏温度到华氏温度.")
print("2. 从华氏温度到摄氏温度.")
choice = int(input("请选择转换方向："))
if choice == 1:
t_c = float(input("请输入摄氏温度： "))
t_f = TemperatureConverter.c2f(t_c)
print("华氏温度为： {0:.2f}".format(t_f))
elif choice == 2:
t_f = float(input("请输入华氏温度： "))
t_c = TemperatureConverter.f2c(t_f)
print("摄氏温度为： {0:.2f}".format(t_c))
else:
print("无此选项，只能选择1或2！")类方法
•Python允许声明属于类本身的方法，即类方法
•类方法不对特定实例进行操作，访问对象实例会导致错误
•类方法通过装饰器@classmethod来定义
•第一个形式参数必须为类对象本身，通常为cls
类方法的声明和调用
#声明
@classmethod
def 类方法名(cls,[形参列表])
函数体
#调用
类名.类方法名（[实参列表]）
class Foo:
classname = "Foo"
def __init__(self, name):
self.name = name
def f1(self): #实例方法
print(self.name)
@staticmethod
def f2(): #静态方法
print("static")
@classmethod
def f3(cls): #类方法
print(cls.classname)
#测试代码
f = Foo("李")
f.f1()
Foo.f2()
Foo.f3()
结果：
五.__init__方法，__new__方法和__del__方法：
•__init__方法即构造函数（构造方法），用于执行类实例的初始化。创建完对象后调用，初始化当前对象的实例，无返回值
•__new__方法是一个类方法，创建对象时调用，返回当前对象的一个实例，一般无需重载该方法
#__init__方法
class Point:
def __init__(self, x = 0, y = 0): #构造函数
self.x = x
self.y = y
p1 = Point() #创建对象
print("p1({0},{1})".format(p1.x, p1.y))
p1 = Point(5, 5) #创建对象
print("p1({0},{1})".format(p1.x, p1.y))
结果：
p1(0,0)
p1(5,5)
•__del__方法：
__del__方法即析构函数（析构方法），用于实现销毁类的实例所需的操作，如释放对象占用的非托管资源（例如：打开的文件、网络连接等）
默认情况下，当对象不再被使用时，__del__方法运行，由于Python解释器实现自动垃圾回收，即无法保证这个方法究竟在什么时候运行
通过del语句，可以强制销毁一个对象实例，从而保证调用对象实例的__del__方法
class Person:
count = 0 #定义类域count，表示计数
def __init__(self, name,age): #构造函数
self.name = name
self.age = age
Person.count += 1 #创建一个实例时，计数加1
def __del__(self): #析构函数
Person.count -= 1 #销毁一个实例时，计数减1
def get_count(): #定义类Person的方法get_count()
print('总计数为：', Person.count)
print('总计数为：',Person.count) #类名访问
p1 = Person('张三',25) #创建对象
Person.get_count() #通过类名访问
p2 = Person('李四',28) #创建对象
Person.get_count() #通过类名访问
del p1 #删除对象p1
Person.get_count() #通过类名访问
del p2 #删除对象p2
Person.get_count() #通过类名访问
结果：
六.私有方法和公有方法
•两个下划线开头，但不以两个下划线结束的方法是私有的（private），其他为公共的（public）
•以双下划线开始和结束的方法是Python的专有特殊方法。
•不能直接访问私有方法，但可以在其他方法中访问
class Book:
def __init__(self, name, author, price):
self.name = name
self.author = author
self.price = price
def __check_name(self): #定义私有方法，判断name是否为空
if self.name == '' : return False
else: return True
def get_name(self): #定义类Book的方法get_name
if self.__check_name():print(self.name,self.author) #调用私有方法
else:print('No value')
b = Book('Python语言程序设计','嵩天',50.0) #创建对象
b.get_name() #调用对象的方法
b.__check_name() 结果：
七.方法的重载
•其他程序语言方法可以重载，即定义多个重名的方法，而方法签名唯一（方法名、参数数量和参数类型）
•Python本身是动态语言，方法的参数没有声明类型（在调用传值时确定参数的类型），参数的数量可变。故Python对象方法不需要重载，定义一个方法即可实现多种调用，从而实现相当于其他程序设计语言的重载功能
class Person21: #定义类Person21
def say_hi(self, name=None): #定义类方法say_hi
self.name = name
if name==None: print('您好! ')
else: print('您好, 我叫', self.name)
p21 = Person21() #创建对象
p21.say_hi() #调用对象的方法，无参数
p21.say_hi('威尔逊') #调用对象的方法，带参数
结果：
再看以下代码：
在Python类体中可以定义多个重名的方法，虽然不会报错，但只有最后一个方法有效，所以建议不要定义重名的方法
class Person22:
def say_hi(self, name): #带两个参数
print('您好, 我叫', self.name)
def say_hi(self, name, age): #带三个参数
print('hi, {0}, 年龄：{1}'.format(name,age))
p22 = Person22() #创建对象
p22.say_hi('Lisa', 22) #调用对象的方法
p22.say_hi('Bob') # error
结果：
八.方法的继承
•派生类：Python支持多重继承，即一个派生类可以继承多个基类
•如果类定义中没有指定基类，默认基类为object。object是所有对象的根基类
•声明派生类时，必须在其构造函数中调用基类的构造函数
派生类的声明和调用：
#声明
class 派生类名(基类1,[基类2...]):
类体
#调用
基类名.__init__(self, 参数列表)
或者：
super().__init__(参数列表)
class Person: #基类
def __init__(self, name, age): #构造函数
self.name = name
self.age = age
def say_hi(self): #定义基类方法say_hi
print('您好, 我叫{0}, {1}岁'.format(self.name, self.age))
class Student(Person): #派生类
def __init__(self, name, age, stu_id): #构造函数
Person.__init__(self, name, age) #调用基类构造函数
self.stu_id = stu_id #学号
def say_hi(self): #定义派生类方法say_hi
Person.say_hi(self) #调用基类方法say_hi
print('我是学生, 我的学号为：', self.stu_id)
p1 = Person('张王一', 33) #创建对象
p1.say_hi()
s1 = Student('李姚二', 20, '2018101001') #创建对象
s1.say_hi()
结果：
通过类的方法mro()或类的属性__mro__可以输出其继承的层次关系
>>> class A: pass
>>> class B(A):pass
>>> class C(B):pass
>>> class D(A):pass
>>> class E(B,D):pass
>>> D.mro()
[
, , ] >>> E.__mro__
(
, , , , )
九.方法的重写
通过继承，派生类继承基类中除构造方法之外的所有成员，如果在派生类中重新定义从基类继承的方法，则派生类中定义的方法覆盖从基类中继承的方法
class Dimension: #定义类Dimensions
def __init__(self, x, y): #构造函数
self.x = x #x坐标
self.y = y #y坐标
def area(self): #基类的方法area()
pass
class Circle(Dimension): #定义类Circle（圆）
def __init__(self, r): #构造函数
Dimension.__init__(self, r, 0)
def area(self): #覆盖基类的方法area()
return 3.14 * self.x * self.x #计算圆面积
class Rectangle(Dimension): #定义类Rectangle（矩形）
def __init__(self, w, h): #构造函数
Dimension.__init__(self, w, h)
def area(self): #覆盖基类的方法area()
return self.x * self.y #计算矩形面积
d1 = Circle(2.0) #创建对象：圆
d2 = Rectangle(2.0, 4.0) #创建对象：矩形
print(d1.area(), d2.area()) #计算并打印圆和矩形面积
结果：
十.对象的特殊方法
| 特殊方法 | 含义 |
| __lt__、__add__等 | 对应运算符<,+等 |
| __init__、__del__ | 创建或销毁对象时调用 |
| __len__ | 对应内置函数len() |
| __setitem__、__getitem__ | 按索引赋值、取值 |
| __repr__(self) | 对应于内置函数repr() |
| __str__(self) | 对应于内置函数str() |
| __bytes__(self) | 对应于内置函数bytes() |
| __format__(self,format_spec) | 对应于内置函数format() |
| __bool__(self) | 对应于内置函数bool() |
| __hash__(self) | 对应于内置函数hash() |
| __dir__(self) | 对应于内置函数dir() |
对象的特殊方法实例：
class Person:
def __init__(self, name, age): #特殊方法（构造函数）
self.name = name
self.age = age
def __str__(self): #特殊方法
return '{0}, {1}'.format(self.name,self.age)
def __repr__(self): #特殊方法
return '{},{}'.format('李四','24')
#测试代码
p1 = Person('张三', 23)
print(p1)
print(repr(p1))
结果：
张三，23
李四，24
运算符的重载与对象的特殊方法
Python的运算符实际上是通过调用对象的特殊方法实现的
| 运算符 | 特殊方法 | 含义 |
| <,<=,==,>,>=,!= | __lt__(),__le__(),__eq__(),__gt__() ,__ge__(),__ne__() |
比较运算符 |
| |,^,& | __or__(),__ror__(),__xor__(), __rxor__(),__and__(),__rand__() |
按位或、异或、与 |
| |=,^=,&= | __ior__(),__ixor__(),__iand__() | 按位复合赋值运算 |
| <<,>> | __lshift__(),__rlshift__(),__rshift__(),__rrshift__() | 移位运算 |
| <<=,>>= | __ilshift__(),__irlshift__(),__irshift__(),__irrshift__() | 移位复合赋值运算 |
| +,- | __add__(),__radd__(),__sub__(),__rsub__() | 加法与减法 |
| +=,-+ | __iaddr__(),__isub__() | 加减复合赋值运算 |
| *,/,%,// | __mul__(),__rmul__(),__truediv__(),__rtruediv__(), __mod__(),__rmod__(),__floordiv__(),__rfloordiv__() |
乘、除、取余、整数除法 |
| *=,/=,%=.//= | __imul__(),__idiv__(),__itruediv__(),__imod__(),__ifloordiv__() |
乘除复合赋值运算 |
| +x,-x | __pos__(),__neg__() | 正负号 |
| ~x | __invert__() | 按位翻转 |
| **, **= | __pow__(),__rpow__(),__ipow__() | 指数运算 |
示例：
class MyList():
def __init__(self, *args):
self.__mylist = [] #初始化私有属性，空列表
for i in args:
self.__mylist.append(i)
def __add__(self, other): #重载运算符"+"，每个元素增加n
for i in range(len(self.__mylist)):
self.__mylist[i] += other
def __sub__(self, other): #重载运算符"-"，每个元素减少n
for i in range(len(self.__mylist)):
self.__mylist[i] -= other
def __mul__(self, other):
for i in range(len(self.__mylist)):
self.__mylist[i] *= other
def __truediv__(self, other):
for i in range(len(self.__mylist)):
self.__mylist[i] /= other
def __len__(self):
return len(self.__mylist)
def __repr__(self):
str1 = ''
for i in range(len(self.__mylist)):
str1 += str(self.__mylist[i])+' '
return str1
alist = MyList(1,2,3,4,5);
alist + 2;
print(repr(alist));
alist - 1;
print(repr(alist));
alist * 2;
print(repr(alist));
alist/2;print(repr(alist));
print(len(alist))
@functools.total_ordering：
支持大小比较的对象需要实现特殊方法：__eq__、__lt__、__le__、__ge__、__gt__,但使用functools模块的total_ordering装饰器装饰类，则只需要实现__eq__，以及__lt__、__le__、__ge__、__gt__中的任意一个
import functools
@functools.total_ordering
class Student:
def __init__(self, firstname, lastname): #姓和名
self.firstname = firstname
self.lastname = lastname
def __eq__(self, other): #判断姓名是否一致
return ((self.lastname.lower(), self.firstname.lower()) ==
(other.lastname.lower(), other.firstname.lower()))
def __lt__(self, other): #self姓名s3)
print(s1 结果：
__call__方法：
__call__方法的对象称之为可调用对象（callable），即该对象可以像函数一样被调用
class GDistance: #类：自由落体距离
def __init__(self, g): #构造函数
self.g = g
def __call__(self, t): #自由落体下落距离
return (self.g*t**2)/2
#测试代码
if __name__ == '__main__':
e_gdist = GDistance(9.8) #地球上的重力加速度
for t in range(11): #自由落体0~10秒的下落距离
print('下落距离为{:0.2f}m'.format(e_gdist(t)))
结果：
十一.对象的引用，浅拷贝和深拷贝
对象的引用：在创建一个对象并赋值给一个变量时，该变量是指向该对象的引用，其id()返回值保持一致
>>> acc10=['Charlie', ['credit', 0.0]]
#创建列表对象（信用卡账户），变量acc10代表主卡
>>> acc11=acc10
#变量acc11代表副卡，指向acc10（主卡）的对象
>>> id(acc10),id(acc11)
#二者id相同，输出：
(2739033039112, 2739033039112)
对象的浅拷贝：
对象的拷贝可以使用以下方法
切片操作，例如，acc11[:]。
对象实例化，例如，list(acc11)。
copy模块的copy函数，例如，copy.copy(acc1)。
import copy
acc1=['Charlie',['credit',0.0]]
acc2=acc1[:] #使用切片方式拷贝对象
acc3=list(acc1) #使用对象实例化方法拷贝对象
acc4=copy.copy(acc1) #使用copy.copy函数拷贝对象
print(id(acc1),id(acc2),id(acc3),id(acc4)) #拷贝对象id各不相同
acc2[0]='Mary' #acc2的第一个元素赋值，即户主为'Mary'
acc2[1][1]=-99.9 #acc2的第二个元素的第二个元素赋值，即消费金额99.9
print(acc1, acc2) #注意，acc2消费金额改变99.9，acc1也随之改变结果：
对象的深拷贝：
Python复制一般为浅拷贝，即复制对象时对象中包含的子对象并不复制，而是引用同一个子对象。如果要递归复制对象中包含的子对象，需使用深拷贝
深拷贝需要使用copy模块的deepcopy函数，拷贝对象中包含的子对象
>>> acc5[0]='Clinton' #acc5的第1个元素赋值，即户主为'Clinton'
>>> acc5[1][1]=-19.9 #acc5的第2个元素的第2个元素赋值，即消费金额19.9
>>> acc1,acc5
(['Charlie', ['credit', 0.0]], ['Clinton', ['credit', -19.9]])
>>> id(acc1),id(acc5),id(acc1[1]),id(acc5[1])
(2739033040648, 2739033040264, 2739033040520, 2739033039688)