Python3 面向物件

Python3 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。
  • 方法：類中定義的函式。
  • 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，例項變數就是一個用 self 修飾的變數。
  • 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。
  • 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。

和其它程式語言相比，Python 在儘可能不增加新的語法和語義的情況下加入了類機制。

Python中的類提供了面向物件程式設計的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以呼叫基類中的同名方法。

物件可以包含任意數量和型別的資料。

類定義

語法格式如下：

class ClassName: <statement-1> . . . <statement-N>

類例項化後，可以使用其屬性，實際上，建立一個類之後，可以通過類名訪問其屬性。

類物件

類物件支援兩種操作：屬性引用和例項化。

屬性引用使用和 Python 中所有的屬性引用一樣的標準語法：obj.name。

類物件建立後，類名稱空間中所有的命名都是有效屬性名。所以如果類定義是這樣:

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class MyClass: """一個簡單的類例項""" i = 12345 def f(self): return 'hello world' # 例項化類 x = MyClass() # 訪問類的屬性和方法 print("MyClass 類的屬性 i 為：", x.i) print("MyClass 類的方法 f 輸出為：", x.f())

以上建立了一個新的類例項並將該物件賦給區域性變數 x，x 為空的物件。

執行以上程式輸出結果為：

MyClass 類的屬性 i 為： 12345
MyClass 類的方法 f 輸出為： hello world

類有一個名為 __init__() 的特殊方法（構造方法），該方法在類例項化時會自動呼叫，像下面這樣：

def __init__(self): self.data = []

類定義了 __init__() 方法，類的例項化操作會自動呼叫 __init__() 方法。如下例項化類 MyClass，對應的 __init__() 方法就會被呼叫:

x = MyClass()

當然， __init__() 方法可以有引數，引數通過 __init__() 傳遞到類的例項化操作上。例如:

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class Complex: def __init__(self, realpart, imagpart): self.r = realpart self.i = imagpart x = Complex(3.0, -4.5) print(x.r, x.i) # 輸出結果：3.0 -4.5

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 0x100771878>
__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:

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 0x100771878>
__main__.Test

類的方法

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，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，self 代表的是類的例項。

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #類定義 class people: #定義基本屬性 name = '' age = 0 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問 __weight = 0 #定義構造方法 def __init__(self,n,a,w): self.name = n self.age = a self.__weight = w def speak(self): print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age)) # 例項化類 p = people('itread01',10,30) p.speak()

執行以上程式輸出結果為：

itread01 說: 我 10 歲。

繼承

Python 同樣支援類的繼承，如果一種語言不支援繼承，類就沒有什麼意義。派生類的定義如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName): <statement-1> . . . <statement-N>

子類（派生類 DerivedClassName）會繼承父類（基類 BaseClassName）的屬性和方法。

BaseClassName（例項中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內。除了類，還可以用表示式，基類定義在另一個模組中時這一點非常有用: 

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #類定義 class people: #定義基本屬性 name = '' age = 0 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問 __weight = 0 #定義構造方法 def __init__(self,n,a,w): self.name = n self.age = a self.__weight = w def speak(self): print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age)) #單繼承示例 class student(people): grade = '' def __init__(self,n,a,w,g): #呼叫父類的構函 people.__init__(self,n,a,w) self.grade = g #覆寫父類的方法 def speak(self): print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade)) s = student('ken',10,60,3) s.speak()

執行以上程式輸出結果為：

ken 說: 我 10 歲了，我在讀 3 年級

多繼承

Python同樣有限的支援多繼承形式。多繼承的類定義形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3): <statement-1> . . . <statement-N>

需要注意圓括號中父類的順序，若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜尋 即方法在子類中未找到時，從左到右查詢父類中是否包含方法。

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #類定義 class people: #定義基本屬性 name = '' age = 0 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問 __weight = 0 #定義構造方法 def __init__(self,n,a,w): self.name = n self.age = a self.__weight = w def speak(self): print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age)) #單繼承示例 class student(people): grade = '' def __init__(self,n,a,w,g): #呼叫父類的構函 people.__init__(self,n,a,w) self.grade = g #覆寫父類的方法 def speak(self): print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade)) #另一個類，多重繼承之前的準備 class speaker(): topic = '' name = '' def __init__(self,n,t): self.name = n self.topic = t def speak(self): print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s"%(self.name,self.topic)) #多重繼承 class sample(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，預設呼叫的是在括號中排前地父類的方法

執行以上程式輸出結果為：

我叫 Tim，我是一個演說家，我演講的主題是 Python

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，例項如下：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 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 super(Child,c).myMethod() #用子類物件呼叫父類已被覆蓋的方法

super() 函式是用於呼叫父類(超類)的一個方法。

執行以上程式輸出結果為：

呼叫子類方法
呼叫父類方法

更多文件：

Python 子類繼承父類建構函式說明

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 關鍵字來定義一個方法，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，self 代表的是類的例項。

self 的名字並不是規定死的，也可以使用 this，但是最好還是按照約定使用 self。

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，只能在類的內部呼叫 ，不能在類的外部呼叫。self.__private_methods。

例項

類的私有屬性例項如下：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 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

執行以上程式輸出結果為：

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 報錯，例項不能訪問私有變數
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

類的私有方法例項如下：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class Site: def __init__(self, name, url): self.name = name # public self.__url = url # private def who(self): print('name : ', self.name) print('url : ', self.__url) def __foo(self): # 私有方法 print('這是私有方法') def foo(self): # 公共方法 print('這是公共方法') self.__foo() x = Site('入門教學', 'www.itread01.com') x.who() # 正常輸出 x.foo() # 正常輸出 x.__foo() # 報錯

以上例項執行結果：

類的專有方法：

  • __init__ : 建構函式，在生成物件時呼叫
  • __del__ : 解構函式，釋放物件時使用
  • __repr__ : 列印，轉換
  • __setitem__ : 按照索引賦值
  • __getitem__: 按照索引獲取值
  • __len__: 獲得長度
  • __cmp__: 比較運算
  • __call__: 函式呼叫
  • __add__: 加運算
  • __sub__: 減運算
  • __mul__: 乘運算
  • __truediv__: 除運算
  • __mod__: 求餘運算
  • __pow__: 乘方

運算子過載

Python同樣支援運算子過載，我們可以對類的專有方法進行過載，例項如下：

例項(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 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)