Python 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。

如果你以前没有接触过面向对象的编程语言，那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征，在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念，这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。

接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。

面向对象技术简介

类(Class):用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。

数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。

方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖(override)，也称为方法的重写。

实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。

继承：即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图，Dog是一个Animal)。

实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。

方法：类中定义的函数。

对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员(类变量和实例变量)和方法。

创建类

使用class语句来创建一个新类，class之后为类的名称并以冒号结尾，如下实例:

class ClassName:

'类的帮助信息' #类文档字符串

class_suite #类体

类的帮助信息可以通过ClassName.__doc__查看。

class_suite 由类成员，方法，数据属性组成。

实例

以下是一个简单的Python类实例:

实例

#!/usr/bin/python

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

class Employee:

'所有员工的基类'

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 变量是一个类变量，它的值将在这个类的所有实例之间共享。你可以在内部类或外部类使用 Employee.empCount 访问。

第一种方法__init__()方法是一种特殊的方法，被称为类的构造函数或初始化方法，当创建了这个类的实例时就会调用该方法

self 代表类的实例，self 在定义类的方法时是必须有的，虽然在调用时不必传入相应的参数。

self代表类的实例，而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

class Test:

def prt(self):

print(self)

print(self.__class__)

t = Test()

t.prt()

以上实例执行结果为：

__main__.Test

从执行结果可以很明显的看出，self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。

self 不是 python 关键字，我们把他换成 runoob 也是可以正常执行的:

实例

class Test:

def prt(runoob):

print(runoob)

print(runoob.__class__)

t = Test()

t.prt()

以上实例执行结果为：

__main__.Test

创建实例对象

实例化类其他编程语言中一般用关键字 new，但是在 Python 中并没有这个关键字，类的实例化类似函数调用方式。

以下使用类的名称 Employee 来实例化，并通过 __init__ 方法接受参数。

"创建 Employee 类的第一个对象"

emp1 = Employee("Zara", 2000)

"创建 Employee 类的第二个对象"

emp2 = Employee("Manni", 5000)

访问属性

您可以使用点(.)来访问对象的属性。使用如下类的名称访问类变量:

emp1.displayEmployee()

emp2.displayEmployee()

print "Total Employee %d" % Employee.empCount

完整实例：

实例

#!/usr/bin/python

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

class Employee:

'所有员工的基类'

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

"创建 Employee 类的第一个对象"

emp1 = Employee("Zara", 2000)

"创建 Employee 类的第二个对象"

emp2 = Employee("Manni", 5000)

emp1.displayEmployee()

emp2.displayEmployee()

print "Total Employee %d" % Employee.empCount

执行以上代码输出结果如下：

Name : Zara ,Salary: 2000

Name : Manni ,Salary: 5000

Total Employee 2

你可以添加，删除，修改类的属性，如下所示：

emp1.age = 7 # 添加一个 'age' 属性

emp1.age = 8 # 修改 'age' 属性

del emp1.age # 删除 'age' 属性

你也可以使用以下函数的方式来访问属性：

getattr(obj, name[, default]) : 访问对象的属性。

hasattr(obj,name) : 检查是否存在一个属性。

setattr(obj,name,value) : 设置一个属性。如果属性不存在，会创建一个新属性。

delattr(obj, name) : 删除属性。

hasattr(emp1, 'age') # 如果存在 'age' 属性返回 True。

getattr(emp1, 'age') # 返回 'age' 属性的值

setattr(emp1, 'age', 8) # 添加属性 'age' 值为 8

delattr(empl, 'age') # 删除属性 'age'

Python内置类属性

__dict__ : 类的属性(包含一个字典，由类的数据属性组成)

__doc__ :类的文档字符串

__name__: 类名

__module__: 类定义所在的模块(类的全名是'__main__.className'，如果类位于一个导入模块mymod中，那么className.__module__ 等于 mymod)

__bases__ : 类的所有父类构成元素(包含了一个由所有父类组成的元组)

Python内置类属性调用实例如下：

实例

#!/usr/bin/python

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

class Employee:

'所有员工的基类'

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__

执行以上代码输出结果如下：

Employee.__doc__: 所有员工的基类

Employee.__name__: Employee

Employee.__module__: __main__

Employee.__bases__: ()

Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': , 'empCount': 0, 'displayEmployee': , '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': }

python对象销毁(垃圾回收)

Python 使用了引用计数这一简单技术来跟踪和回收垃圾。

在 Python 内部记录着所有使用中的对象各有多少引用。

一个内部跟踪变量，称为一个引用计数器。

当对象被创建时， 就创建了一个引用计数， 当这个对象不再需要时，

也就是说， 这个对象的引用计数变为0 时， 它被垃圾回收。但是回收不是"立即"的，

由解释器在适当的时机，将垃圾对象占用的内存空间回收。

a = 40 # 创建对象 <40>

b = a # 增加引用， <40> 的计数

c = [b] # 增加引用. <40> 的计数

del a # 减少引用 <40> 的计数

b = 100 # 减少引用 <40> 的计数

c[0] = -1 # 减少引用 <40> 的计数

垃圾回收机制不仅针对引用计数为0的对象，同样也可以处理循环引用的情况。循环引用指的是，两个对象相互引用，但是没有其他变量引用他们。这种情况下，仅使用引用计数是不够的。Python 的垃圾收集器实际上是一个引用计数器和一个循环垃圾收集器。作为引用计数的补充， 垃圾收集器也会留心被分配的总量很大(及未通过引用计数销毁的那些)的对象。 在这种情况下， 解释器会暂停下来， 试图清理所有未引用的循环。

实例

析构函数 __del__ ，__del__在对象销毁的时候被调用，当对象不再被使用时，__del__方法运行：

实例

#!/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, "销毁"

pt1 = Point()

pt2 = pt1

pt3 = pt1

print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 打印对象的id

del pt1

del pt2

del pt3

以上实例运行结果如下：

3083401324 3083401324 3083401324

Point 销毁

注意：通常你需要在单独的文件中定义一个类，

类的继承

面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用，实现这种重用的方法之一是通过继承机制。继承完全可以理解成类之间的类型和子类型关系。

需要注意的地方：继承语法 class 派生类名(基类名)：//... 基类名写在括号里，基本类是在类定义的时候，在元组之中指明的。

在python中继承中的一些特点：

1：在继承中基类的构造(__init__()方法)不会被自动调用，它需要在其派生类的构造中亲自专门调用。

2：在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数

3：Python总是首先查找对应类型的方法，如果它不能在派生类中找到对应的方法，它才开始到基类中逐个查找。(先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找)。

如果在继承元组中列了一个以上的类，那么它就被称作"多重继承" 。

语法：

派生类的声明，与他们的父类类似，继承的基类列表跟在类名之后，如下所示：

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):

'Optional class documentation string'

class_suite

实例

#!/usr/bin/python

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

class Parent: # 定义父类

parentAttr = 100

def __init__(self):

print "调用父类构造函数"

def parentMethod(self):

print '调用父类方法'

def setAttr(self, attr):

Parent.parentAttr = attr

def getAttr(self):

print "父类属性 :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # 定义子类

def __init__(self):

print "调用子类构造方法"

def childMethod(self):

print '调用子类方法 child method'

c = Child() # 实例化子类

c.childMethod() # 调用子类的方法

c.parentMethod() # 调用父类方法

c.setAttr(200) # 再次调用父类的方法

c.getAttr() # 再次调用父类的方法

以上代码执行结果如下：

调用子类构造方法

调用子类方法 child method

调用父类方法

父类属性 : 200

你可以继承多个类

class A: # 定义类 A

.....

class B: # 定义类 B

.....

class C(A, B): # 继承类 A 和 B

.....

你可以使用issubclass()或者isinstance()方法来检测。

issubclass() - 布尔函数判断一个类是另一个类的子类或者子孙类，语法：issubclass(sub,sup)

isinstance(obj, Class) 布尔函数如果obj是Class类的实例对象或者是一个Class子类的实例对象则返回true。

方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法：

实例：

实例

#!/usr/bin/python

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

class Parent: # 定义父类

def myMethod(self):

print '调用父类方法'

class Child(Parent): # 定义子类

def myMethod(self):

print '调用子类方法'

c = Child() # 子类实例

c.myMethod() # 子类调用重写方法

执行以上代码输出结果如下：

调用子类方法

基础重载方法

下表列出了一些通用的功能，你可以在自己的类重写：

序号方法, 描述 & 简单的调用

1__init__ ( self [,args...] )

构造函数

简单的调用方法: obj = className(args)

2__del__( self )

析构方法, 删除一个对象

简单的调用方法 : dell obj

3__repr__( self )

转化为供解释器读取的形式

简单的调用方法 : repr(obj)

4__str__( self )

用于将值转化为适于人阅读的形式

简单的调用方法 : str(obj)

5__cmp__ ( self, x )

对象比较

简单的调用方法 : cmp(obj, x)

运算符重载

Python同样支持运算符重载，实例如下：

实例

#!/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

以上代码执行结果如下所示:

Vector(7,8)

类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类地内部，使用def关键字可以为类定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数self,且为第一个参数

类的私有方法

__private_method：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，不能在类地外部调用。在类的内部调用 self.__private_methods

实例

#!/usr/bin/python

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

class JustCounter:

__secretCount = 0 # 私有变量

publicCount = 0 # 公开变量

def count(self):

self.__secretCount += 1

self.publicCount += 1

print self.__secretCount

counter = JustCounter()

counter.count()

counter.count()

print counter.publicCount

print counter.__secretCount # 报错，实例不能访问私有变量

Python 通过改变名称来包含类名:

1

2

2

Traceback (most recent call last):

File "test.py", line 17, in

print counter.__secretCount # 报错，实例不能访问私有变量

AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python不允许实例化的类访问私有数据，但你可以使用 object._className__attrName 访问属性，将如下代码替换以上代码的最后一行代码：

.........................

print counter._JustCounter__secretCount

执行以上代码，执行结果如下：

1

2

2

2

单下划线、双下划线、头尾双下划线说明：

__foo__: 定义的是特列方法，类似 __init__() 之类的。

_foo: 以单下划线开头的表示的是 protected 类型的变量，即保护类型只能允许其本身与子类进行访问，不能用于 from module import *

__foo: 双下划线的表示的是私有类型(private)的变量, 只能是允许这个类本身进行访问了。