python进阶——四、面向对象编程

最新推荐文章于 2023-11-10 12:59:28 发布

Jae_Peng

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分类专栏： python进阶文章标签： python 面向对象编程

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本文介绍了Python的面向对象编程，包括类的定义、实例的创建与属性、初始化方法、限制访问属性、类属性的创建与访问，以及实例方法和类方法的定义与使用。同时，给出了创建Person类及其相关属性、方法的例子，强调了实例属性优先于类属性的访问规则，以及如何通过类方法获取私有类属性的值。

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4-1 面向对象编程

一种程序设计范式，把程序看作不同对象相互调用，对现实世界建立对象模型

类（clss）：抽象的定义例如：人

class Person:
    pass

实例：根据类的定义创建例如：小明，大胸妹，金发妹

daxiongmei = Person()

精髓：数据封装

4-2 定义类并创建实例

类名以大写字母开头，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的。

class Person(object):
    pass
xiaoming = Person()
xiaohong = Person()
print xiaoming
print xiaohong
print xiaoming == xiaohong

结果：

<__main__.Person object at 0x7f333572c450>
<__main__.Person object at 0x7f333566bad0>
False

4-3 创建实例属性

如何让每个实例拥有各自不同的属性？由于Python是动态语言，对每一个实例，都可以直接给他们的属性赋值，例如，给xiaoming这个实例加上name、gender和birth属性：两个实例的属性不一定非要相同。实例的属性可以像普通变量一样操作

xiaohong.grade = xiaohong.grade + 1

请创建包含两个 Person 类的实例的 list，并给两个实例的 name 赋值，然后按照 name 进行排序

class Person(object):
    pass

p1 = Person()
p1.name = 'Bart'

p2 = Person()
p2.name = 'Adam'

p3 = Person()
p3.name = 'Lisa'

L1 = [p1, p2, p3]
L2 = sorted(L1,cmp = lambda p1,p2 :cmp(p1.name,p2.name))

print L2[0].name
print L2[1].name
print L2[2].name #这里可以写点什么让简单点吗？

4-4 初始化实例属性

虽然我们可以自由地给一个实例绑定各种属性，但是，现实世界中，一种类型的实例应该拥有相同名字的属性。例如，Person类应该在创建的时候就拥有 name、gender 和 birth 属性，怎么办？

在定义 Person 类时，可以为Person类添加一个特殊的init()方法，当创建实例时，init()方法被自动调用，我们就能在此为每个实例都统一加上以下属性：

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender, birth):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.birth = birth

init() 方法的第一个参数必须是 self（也可以用别的名字，但建议使用习惯用法），后续参数则可以自由指定，和定义函数没有任何区别。

相应地，创建实例时，就必须要提供除 self 以外的参数：
用__init()方法定义的时候，定义里self可千万不能忘啊大胸弟。

xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1991-1-1')
xiaohong = Person('Xiao Hong', 'Female', '1992-2-2')

任务
请定义Person类的init方法，除了接受 name、gender 和 birth 外，还可接受任意关键字参数，并把他们都作为属性赋值给实例。
提示：要定义关键字参数，使用 **kw；
除了可以直接使用self.name = ‘xxx’设置一个属性外，还可以通过 setattr(self, ‘name’, ‘xxx’) 设置属性。

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender, birth, **kw):
        self.name = name
        setattr(self,'gender',gender)
        setattr(self,'birth',birth)
        #kw.iteritems()历遍字典kw的所有key和value，分别匹配k，v
        for k, v in kw.iteritems():
            setattr(self, k, v)
xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1990-1-1', job='Student')
print xiaoming.name
print xiaoming.job

4-5 设置限制访问属性

如果属性不想被外部访问到。Python对属性权限的控制是通过属性名来实现的，如果一个属性由双下划线开头(__)，该属性就无法被外部访问。

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self._title = 'Mr'
        self.__job = 'Student'
p = Person('Bob')
print p.name
# => Bob
print p._title
# => Mr
print p.__job
# => Error
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Person' object has no attribute '__job'

可见，只有以双下划线开头的”__job”不能直接被外部访问。

但是，如果一个属性以”xxx“的形式定义，那它又可以被外部访问了，以”xxx“定义的属性在Python的类中被称为特殊属性，有很多预定义的特殊属性可以使用，通常我们不要把普通属性用”_xxx_“定义。

以单下划线开头的属性”_xxx”虽然也可以被外部访问，但是，按照习惯，他们不应该被外部访问。

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        setattr(self,'name',name)
        self.__score = score
p = Person('Bob', 59)
print p.name
try:
    print p.__score
except:
    print ('AttributeError')

4-6创建类属性

类是模板，而实例则是根据类创建的对象。
绑定在一个实例上的属性不会影响其他实例，但是，类本身也是一个对象，如果在类上绑定一个属性，则所有实例都可以访问类的属性，并且，所有实例访问的类属性都是同一个！也就是说，实例属性每个实例各自拥有，互相独立，而类属性有且只有一份。
定义类属性可以直接在 class 中定义：

class Person(object):
    address = 'Earth'
    def __init__(self, name):
        self.name = name

因为类属性是直接绑定在类上的，所以，访问类属性不需要创建实例，就可以直接访问，并且对一个实例调用类的属性也是可以访问的，所有实例都可以访问到它所属的类的属性：

p1 = Person('Bob')
p2 = Person('Alice')
print p1.address
# => Earth
print p2.address
# => Earth

由于Python是动态语言，类属性也是可以动态添加和修改的：

Person.address = 'China'
print p1.address
# => 'China'
print p2.address
# => 'China'

因为类属性只有一份，所以，当Person类的address改变时，所有实例访问到的类属性都改变了。

任务：请给 Person 类添加一个类属性 count，每创建一个实例，count 属性就加 1，这样就可以统计出一共创建了多少个 Person 的实例。

class Person(object):
    count = 0
    def __init__(self,name):
        Person.count += 1
        self.name = name
p1 = Person('Bob')
print Person.count
p2 = Person('Alice')
print Person.count
p3 = Person('Tim')
print Person.count

4-7 类属性和实例属性名字冲突

p1.address = ‘China’并没有改变 Person 的 address，而是给 p1这个实例绑定了实例属性address ，对p1来说，它有一个实例属性address（值是’China’），而它所属的类Person也有一个类属性address，所以:

访问 p1.address 时，优先查找实例属性，返回’China’。
访问 p2.address 时，p2没有实例属性address，但是有类属性address，因此返回’Earth’。

可见，当实例属性和类属性重名时，实例属性优先级高，它将屏蔽掉对类属性的访问。
当我们把 p1 的 address 实例属性删除后，访问 p1.address 就又返回类属性的值 ‘Earth’了：
可见，千万不要在实例上修改类属性，它实际上并没有修改类属性，而是给实例绑定了一个实例属性。

4-8 定义实例方法

一个实例的私有属性就是以__开头的属性
虽然私有属性无法从外部访问，但是，从类的内部是可以访问的。除了可以定义实例的属性外，还可以定义实例的方法。

实例的方法就是在类中定义的函数，它的第一个参数永远是 self，指向调用该方法的实例本身，其他参数和一个普通函数是完全一样的：

你不能直接从外部访问某些，私有属性，但是你可以通过一些实例方法来访问私有属性。
这种数据封装的形式除了能保护内部数据一致性外，还可以简化外部调用的难度。

class Person(object):

    def __init__(self, name):
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name

get_name(self) 就是一个实例方法，它的第一个参数是self。init(self, name)其实也可看做是一个特殊的实例方法。
调用实例方法必须在实例上调用：

p1 = Person('Bob')
print p1.get_name()  # self不需要显式传入
# => Bob

4-9 方法也是属性

我们在 class 中定义的实例方法其实也是属性，它实际上是一个函数对象：,

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
    def get_grade(self):
        return 'A'

p1 = Person('Bob', 90)
print p1.get_grade
# => <bound method Person.get_grade of <__main__.Person object at 0x109e58510>>
print p1.get_grade()
# => A

也就是说，p1.get_grade 返回的是一个函数对象，但这个函数是一个绑定到实例的函数，p1.get_grade() 才是方法调用。

因为方法也是一个属性，所以，它也可以动态地添加到实例上，只是需要用 types.MethodType() 把一个函数变为一个方法

import types
def fn_get_grade(self):
    if self.score >= 80:
        return 'A'
    if self.score >= 60:
        return 'B'
    return 'C'

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

p1 = Person('Bob', 90)
p1.get_grade = types.MethodType(fn_get_grade, p1, Person)#将函数转化为Person的方法
print p1.get_grade()
# => A
p2 = Person('Alice', 65)
print p2.get_grade()
# ERROR: AttributeError: 'Person' object has no attribute 'get_grade'
# 因为p2实例并没有绑定get_grade

给一个实例动态添加方法并不常见，直接在class中定义要更直观。

由于属性可以是普通的值对象，如 str，int 等，也可以是方法，还可以是函数，大家看看下面代码的运行结果，请想一想 p1.get_grade 为什么是函数而不是方法：

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
        self.get_grade = lambda: 'A'
#直接把 lambda 函数赋值给 self.get_grade 和绑定方法有所不同，函数调用不需要传入 self，但是方法调用需要传入 self。
p1 = Person('Bob', 90)
print p1.get_grade
print p1.get_grade()

4-10 定义类方法

和属性类似，方法也分实例方法和类方法。在class中定义的全部都是 实例方法，实例方法第一个参数 self 是实例本身。

若要在class中定义 类方法，需要这么写：

class Person(object):
    count = 0
    @classmethod
    def how_many(cls):#类方法的第一个参数传入类本身，cls
        return cls.count
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Person.count = Person.count + 1

print Person.how_many()
p1 = Person('Bob')
print Person.how_many()

通过标记一个 @classmethod，该方法将绑定到 Person 类上，而不是类的实例上。类方法的第一个参数将传入类本身，通常将参数名命名为 cls，上面的 cls.count 实际上相当于 Person.count。

因为是在类上调用，而非实例上调用，因此类方法无法获得任何实例变量，只能获得类的引用

任务：如果将类属性 count 改为私有属性__count，则外部无法读取__score，但可以通过一个类方法获取，请编写类方法获得__count值。

class Person(object):

    __count = 0
    @classmethod
    def how_many(cls):
        return cls.__count
    def __init__(self,name):
        self.name = name
        Person.__count += 1

print Person.how_many()
p1 = Person('Bob')
print Person.how_many()