Python高階教程（一）面向物件

阿新 • • 發佈：2018-11-30

Python 面向物件

Python從設計之初就已經是一門面向物件的語言，正因為如此，在Python中建立一個類和物件是很容易的。本章節我們將詳細介紹Python的面向物件程式設計。
如果你以前沒有接觸過面向物件的程式語言，那你可能需要先了解一些面嚮物件語言的一些基本特徵，在頭腦裡頭形成一個基本的面向物件的概念，這樣有助於你更容易的學習Python的面向物件程式設計。
接下來我們先來簡單的瞭解下面向物件的一些基本特徵。

面向物件技術簡介

類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的物件的集合。它定義了該集合中每個物件所共有的屬性和方法。物件是類的例項。

類變數：類變數在整個例項化的物件中是公用的。類變數定義在類中且在函式體之外。類變數通常不作為例項變數使用。
資料成員：類變數或者例項變數用於處理類及其例項物件的相關的資料。
方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。
例項變數：定義在方法中的變數，只作用於當前例項的類。
繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的欄位和方法。繼承也允許把一個派生類的物件作為一個基類物件對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog型別的物件派生自Animal類，這是模擬”是一個（is-a）”關係（例圖，Dog是一個Animal）。

例項化：建立一個類的例項，類的具體物件。
方法：類中定義的函式。
物件：通過類定義的資料結構例項。物件包括兩個資料成員（類變數和例項變數）和方法。

建立類

使用class語句來建立一個新類，class之後為類的名稱並以冒號結尾，如下例項:

class ClassName:
   '類的幫助資訊'   #類文件字串
   class_suite  #類體

類的幫助資訊可以通過ClassName.__doc__檢視。
class_suite 由類成員，方法，資料屬性組成。
例項
以下是一個簡單的Python類例項:

#!/usr/bin/python 

# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1

   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

empCount 變數是一個類變數，它的值將在這個類的所有例項之間共享。你可以在內部類或外部類使用 Employee.empCount訪問。
第一種方法init()方法是一種特殊的方法，被稱為類的建構函式或初始化方法，當建立了這個類的例項時就會呼叫該方法
self 代表類的例項，self 在定義類的方法時是必須有的，雖然在呼叫時不必傳入相應的引數。

self代表類的例項，而非類

類的方法與普通的函式只有一個特別的區別——它們必須有一個額外的第一個引數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上例項執行結果為：

<__main__.Test instance at 0x10d066878>
__main__.Test

從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的例項，代表當前物件的地址，而 self.class 則指向類。
self 不是 python 關鍵字，我們把他換成 runoob 也是可以正常執行的:

class Test:
    def prt(runoob):
        print(runoob)
        print(runoob.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上例項執行結果為：

<__main__.Test instance at 0x10d066878>
__main__.Test

建立例項物件

要建立一個類的例項，你可以使用類的名稱，並通過__init__方法接受引數。

"建立 Employee 類的第一個物件"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"建立 Employee 類的第二個物件"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

訪問屬性

您可以使用點(.)來訪問物件的屬性。使用如下類的名稱訪問類變數:

emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

完整例項：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1

   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

"建立 Employee 類的第一個物件"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"建立 Employee 類的第二個物件"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

執行以上程式碼輸出結果如下：

Name :  Zara ,Salary:  2000
Name :  Manni ,Salary:  5000
Total Employee 2

你可以新增，刪除，修改類的屬性，如下所示：

emp1.age = 7  # 新增一個 'age' 屬性
emp1.age = 8  # 修改 'age' 屬性
del emp1.age  # 刪除 'age' 屬性

你也可以使用以下函式的方式來訪問屬性：

getattr(obj, name[, default]) : 訪問物件的屬性。
hasattr(obj,name) : 檢查是否存在一個屬性。
setattr(obj,name,value) : 設定一個屬性。如果屬性不存在，會建立一個新屬性。
delattr(obj, name) : 刪除屬性。
hasattr(emp1, ‘age’) # 如果存在 ‘age’ 屬性返回 True。
getattr(emp1, ‘age’) # 返回 ‘age’ 屬性的值
setattr(emp1, ‘age’, 8) # 新增屬性 ‘age’ 值為 8
delattr(empl, ‘age’) # 刪除屬性 ‘age’

Python內建類屬性

__dict__ : 類的屬性（包含一個字典，由類的資料屬性組成）
__doc__ :類的文件字串
__name__: 類名
__module__: 類定義所在的模組（類的全名是'__main__.className'，如果類位於一個匯入模組mymod中，那麼className.__module__ 等於 mymod）
__bases__ : 類的所有父類構成元素（包含了一個由所有父類組成的元組）
Python內建類屬性呼叫例項如下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1

   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

執行以上程式碼輸出結果如下：

Employee.__doc__: 所有員工的基類
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {
'__module__': '__main__', 
'displayCount': <function displayCount at 0x10a939c80>, 
'empCount': 0, 
'displayEmployee': <function displayEmployee at 0x10a93caa0>, '__doc__':'\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', 
'__init__': <function __init__ at 0x10a939578>}

python物件銷燬(垃圾回收)

Python 使用了引用計數這一簡單技術來跟蹤和回收垃圾。
在 Python 內部記錄著所有使用中的物件各有多少引用。
一個內部跟蹤變數，稱為一個引用計數器。
當物件被建立時，就建立了一個引用計數，當這個物件不再需要時，也就是說，這個物件的引用計數變為0 時，它被垃圾回收。但是回收不是”立即”的，由直譯器在適當的時機，將垃圾物件佔用的記憶體空間回收。

a = 40      # 建立物件  <40>
b = a       # 增加引用， <40> 的計數
c = [b]     # 增加引用.  <40> 的計數

del a       # 減少引用 <40> 的計數
b = 100     # 減少引用 <40> 的計數
c[0] = -1   # 減少引用 <40> 的計數

垃圾回收機制不僅針對引用計數為0的物件，同樣也可以處理迴圈引用的情況。迴圈引用指的是，兩個物件相互引用，但是沒有其他變數引用他們。這種情況下，僅使用引用計數是不夠的。Python 的垃圾收集器實際上是一個引用計數器和一個迴圈垃圾收集器。作為引用計數的補充，垃圾收集器也會留心被分配的總量很大（及未通過引用計數銷燬的那些）的物件。在這種情況下，直譯器會暫停下來，試圖清理所有未引用的迴圈。

例項

解構函式 __del__ ，__del__在物件銷燬的時候被呼叫，當物件不再被使用時，__del__方法執行：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Point:
   def __init__( self, x=0, y=0):
      self.x = x
      self.y = y
   def __del__(self):
      class_name = self.__class__.__name__
      print class_name, "銷燬"

pt1 = Point()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 列印物件的id
del pt1
del pt2
del pt3

以上例項執行結果如下：

3083401324 3083401324 3083401324
Point 銷燬

注意：通常你需要在單獨的檔案中定義一個類，

類的繼承

面向物件的程式設計帶來的主要好處之一是程式碼的重用，實現這種重用的方法之一是通過繼承機制。繼承完全可以理解成類之間的型別和子型別關係。
需要注意的地方：繼承語法 class 派生類名（基類名）：//… 基類名寫在括號裡，基本類是在類定義的時候，在元組之中指明的。
在python中繼承中的一些特點：

1：在繼承中基類的構造（__init__()方法）不會被自動呼叫，它需要在其派生類的構造中親自專門呼叫。
2：在呼叫基類的方法時，需要加上基類的類名字首，且需要帶上self引數變數。區別於在類中呼叫普通函式時並不需要帶上self引數
3：Python總是首先查詢對應型別的方法，如果它不能在派生類中找到對應的方法，它才開始到基類中逐個查詢。（先在本類中查詢呼叫的方法，找不到才去基類中找）。

如果在繼承元組中列了一個以上的類，那麼它就被稱作”多重繼承” 。
語法：
派生類的宣告，與他們的父類類似，繼承的基類列表跟在類名之後，如下所示：

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
   'Optional class documentation string'
   class_suite

例項：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Parent:        # 定義父類
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "呼叫父類建構函式"

   def parentMethod(self):
      print '呼叫父類方法'

   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr

   def getAttr(self):
      print "父類屬性 :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # 定義子類
   def __init__(self):
      print "呼叫子類構造方法"

   def childMethod(self):
      print '呼叫子類方法 child method'

c = Child()          # 例項化子類
c.childMethod()      # 呼叫子類的方法
c.parentMethod()     # 呼叫父類方法
c.setAttr(200)       # 再次呼叫父類的方法
c.getAttr()          # 再次呼叫父類的方法

以上程式碼執行結果如下：

呼叫子類構造方法
呼叫子類方法 child method
呼叫父類方法
父類屬性 : 200

你可以繼承多個類

class A:        # 定義類 A
.....

class B:         # 定義類 B
.....

class C(A, B):   # 繼承類 A 和 B
.....

你可以使用issubclass()或者isinstance()方法來檢測。

issubclass() - 布林函式判斷一個類是另一個類的子類或者子孫類，語法：issubclass(sub,sup)
isinstance(obj, Class) 布林函式如果obj是Class類的例項物件或者是一個Class子類的例項物件則返回true。

方法重寫

如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法：
例項：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Parent:        # 定義父類
   def myMethod(self):
      print '呼叫父類方法'

class Child(Parent): # 定義子類
   def myMethod(self):
      print '呼叫子類方法'

c = Child()          # 子類例項
c.myMethod()         # 子類呼叫重寫方法

執行以上程式碼輸出結果如下：

呼叫子類方法

基礎過載方法

下表列出了一些通用的功能，你可以在自己的類重寫：

序號	方法	描述	簡單的呼叫
1	init ( self [,args…] )	建構函式	簡單的呼叫方法: obj = className(args)
2	del( self )	析構方法, 刪除一個物件	簡單的呼叫方法 : dell obj
3	repr( self )	轉化為供直譯器讀取的形式	簡單的呼叫方法 : repr(obj)
4	str( self )	用於將值轉化為適於人閱讀的形式	簡單的呼叫方法 : str(obj)
5	cmp ( self, x )	物件比較	簡單的呼叫方法 : cmp(obj, x)

運算子過載

Python同樣支援運算子過載，例項如下：

#!/usr/bin/python

class Vector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b

   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)

   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print v1 + v2

以上程式碼執行結果如下所示:

Vector(7,8)

類屬性與方法

類的私有屬性

__private_attrs：兩個下劃線開頭，宣告該屬性為私有，不能在類的外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。

類的方法

在類地內部，使用def關鍵字可以為類定義一個方法，與一般函式定義不同，類方法必須包含引數self,且為第一個引數類的私有方法
__private_method：兩個下劃線開頭，宣告該方法為私有方法，不能在類地外部呼叫。在類的內部呼叫 self.__private_methods
例項

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有變數
    publicCount = 0    # 公開變數

    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.publicCount
print counter.__secretCount  # 報錯，例項不能訪問私有變數

Python 通過改變名稱來包含類名:

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 17, in <module>
    print counter.__secretCount  # 報錯，例項不能訪問私有變數
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python不允許例項化的類訪問私有資料，但你可以使用 object._className__attrName 訪問屬性，將如下程式碼替換以上程式碼的最後一行print counter._JustCounter__secretCount上程式碼，執行結果如下：

Python高階教程（一）面向物件

Python 面向物件

面向物件技術簡介

建立類

self代表類的例項，而非類

建立例項物件

訪問屬性

Python內建類屬性

python物件銷燬(垃圾回收)

例項

類的繼承

方法重寫

基礎過載方法

運算子過載

類屬性與方法

類的私有屬性

類的方法

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類的繼承

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運算子過載

類屬性與方法

類的私有屬性

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