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向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。
  • 區域性變數：定義在方法中的變數，只作用於當前例項的類。
  • 例項變數：在類的宣告中，屬性是用變數來表示的。這種變數就稱為例項變數，是在類宣告的內部但是在類的其他成員方法之外宣告的。
  • 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）"關系（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:

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 類的例子:

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 itread01 也是可以正常執行的:

例項

class Test: def prt(itread01): print(itread01) print(itread01.__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

例項化類其他程式語言中一般用關鍵字 new，但是在 Python 中並沒有這個關鍵字，類的例項化類似函式呼叫方式。

以下使用類的名稱 Employee 來例項化，並通過 __init__ 方法接收引數。

"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

您可以使用點號 . 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：

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(emp1, '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：

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 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物件銷毀(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毀的那些）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__在物件銷毀的時候被呼叫，當物件不再被使用時，__del__方法執行：

例項

#!/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, "銷毀" 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 銷毀

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。

通過繼承建立的新類稱為子類或派生類，被繼承的類稱為基類、父類或超類。

繼承語法 

class 派生類名(基類名)
    ...

在python中繼承中的一些特點：

  • 1、如果在子類中需要父類的構造方法就需要顯示的呼叫父類的構造方法，或者不重寫父類的構造方法。詳細說明可檢視：python 子類繼承父類建構函式說明。
  • 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。區別在於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, ...]):
    ...

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' 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 - 設定屬性值 c.getAttr() # 再次呼叫父類的方法 - 獲取屬性值

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
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：

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 : del 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：

例項

#!/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

在類的內部，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，不能在類的外部呼叫。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（ 物件名._類名__私有屬性名 ）訪問屬性，參考以下例項：

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

class itread01:
    __site = "www.itread01.com"

itread01 = itread01()
print itread01._itread01__site

執行以上程式碼，執行結果如下：

www.itread01.com

單下劃線、雙下劃線、頭尾雙下劃線說明：

  • __foo__: 定義的是特殊方法，一般是系統定義名字 ，類似 __init__() 之類的。

  • _foo: 以單下劃線開頭的表示的是 protected 型別的變數，即保護型別只能允許其本身與子類進行訪問，不能用於 from module import *

  • __foo: 雙下劃線的表示的是私有型別(private)的變數, 只能是允許這個類本身進行訪問了。