面向对象进阶

最新推荐文章于 2025-08-20 15:37:55 发布

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#python #面向对象 #编程

上一篇文章介绍了面向对象基本知识：

面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用
类是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用（可以讲多函数中公用的变量封装到对象中）
对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
面向对象三大特性：封装、继承和多态

本篇将详细介绍Python 类的成员、成员修饰符、类的特殊成员。

一、类的成员

类的成员可以分为三大类：属性、方法和包装

(很重要的一句话，实例可以访问实例属性和方法包括类中的所有属性和方法，但是类不可以访问实例中的属性和方法，实例中的属性和方法需要实例化后才能调用和访问，但类依然不可以访问和调用方法)

注：所有成员中，只有实例属性的内容保存对象中，即：根据此类创建了多少对象，在内存中就有多少个实例属性。而其他的成员，则都是保存在类中，即：无论对象的多少，在内存中只创建一份。

一、属性

属性包括：实例属性和类属性，他们在定义和使用中有所区别，而最本质的区别是内存中保存的位置不同

实例属性属于对象
类属性属于类

属性的定义和使用

class Province:

    #
 类属性

    country
 ＝ '中国'

    def __init__(self,
 name):

        #
 实例属性

        self.name = name

#
 实例属性需要类实例化,然后通过对象访问

obj = Province('河北省')

print obj.name

#
 直接访问类属性,访问类属性则不需要实例化

Province.country

由上述代码可以看出【实例属性需要通过对象来访问】【类属性通过类访问】，在使用上可以看出实例属性和类属性的归属是不同的。其在内容的存储方式类似如下图：　　

由上图可是：

类属性在内存中只保存一份
实例属性在每个对象中都要保存一份

应用场景：通过类创建对象时，如果每个对象都具有相同的属性，那么就使用类属性

二、方法

方法包括：普通方法、静态方法和类方法，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同。

普通方法：由对象调用；至少一个self参数；执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self；self是实例的变量名；(类不能调用实例的方法)
静态方法：由类调用；默认无参数，可以任意参数；(对象也能调用)
类方法：由类调用；至少一个cls参数；执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls；cls其实是类名，类方法其实是静态方法的一个变种；(对象也能调用)

class Province:

    country = "中国"

    def __init__(self,name):

        self.name = name

    def show(self):

        """普通方法，由对象调用执行（方法属于类）,实例化才能调用"""

        print(self.name)

    @staticmethod

    def f1(arg1,arg2):

        """静态方法，由类调用执行,可以没有参数，或者任意参数"""

        print(arg1,arg2)

    @classmethod

    def f2(cls):

        """类方法至少要有cls一个参数,cls就是类名，python自动会传，就像self"""

        print(cls)

obj = Province('python')  #
 类实例化成对象

print(obj.name)           #
 通过对象访问实例属性

obj.show()                #
 通过对象执行实例方法

Province.f1(1111,2222)    #
 静态方法，通过类调用

Province.f2()             #
 类方法，通过类调用

obj.f1('python','linux')  #
 对象也能调用静态方法

obj.f2()                  #
 对象也能调用类方法

三、包装　

　　如果你已经了解Python类中的方法，那么包装就非常简单了，因为Python中的包装其实是实例方法的变种。包装是将方法包装成属性，属性通过对象调用，包装后的方法也是通过一样的方式调用，并且无需()

对于包装，有以下三个知识点：

包装的基本使用
包装的两种定义方式

1、包装的基本使用

#
 ############### 定义 ###############

class Foo:

    def func(self):

        pass

    #
 设置包装

    @property

    def prop(self):

        print("将方法包装成属性访问即包装")

        return 123

#
 ############### 调用 ###############

foo_obj = Foo()

foo_obj.func()

ret = foo_obj.prop   #调用属性并接收返回值

print(ret)

由包装的定义和调用要注意一下几点：

定义时，在实例方法的基础上添加 @property 装饰器；
定义时，仅有一个self参数
调用时，无需括号
方法：foo_obj.func()
属性：foo_obj.prop

注意：包装存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象

包装由方法变种而来，如果Python中没有包装，方法完全可以代替其功能。

实例：对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上，而是通过分页的功能局部显示，所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据（即：limit m,n），这个分页的功能包括：

根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
根据m 和 n 去数据库中请求数据

#
 ############### 定义 ###############

class Pager:

    def __init__(self,
 current_page):

        #
 用户当前请求的页码（第一页、第二页...）

        self.current_page = current_page

        #
 每页默认显示10条数据

        self.per_items = 10

    @property

    def start(self):

        val = (self.current_page - 1) * self.per_items

        return val

    @property

    def end(self):

        val = self.current_page * self.per_items

        return val

#
 ############### 调用 ###############

p = Pager(1)

p.start
 就是起始值，即：m

p.end  
 就是结束值，即：n

2、包装的两种定义方式

包装的定义有两种方式：

装饰器即：在方法上应用装饰器
类属性即：在类中定义值为property对象的类属性

(1)装饰器方式：在类的实例方法上应用@property装饰器

　　我们知道Python中的类有经典类和新式类，新式类的属性比经典类的属性丰富。（如果类继承object，那么该类是新式类）
经典类，具有一种@property装饰器（如上一步实例）

经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法

#
 ############### 定义 ###############   

class Goods:

    @property

    def price(self):

        return "python"

#
 ############### 调用 ###############

obj = Goods()

result = obj.price  #
 自动执行 @property 修饰的 price 方法，并获取方法的返回值

新式类，具有三种@property装饰器　　

新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法

我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Pager:

    def __init__(self,all_count):

        self.all_count = all_count

    @property

    def all_pager(self):

        a1,a2 = divmod(self.all_count,10)

        if a2 == 0:

            return a1

        else:

            return a1 + 1

    @all_pager.setter

    def all_pager(self,value):

        print(value)

    @all_pager.deleter

    def all_pager(self):

        print('del
 all_page')

p = Pager(101)

ret = p.all_pager

print(ret)

p.all_pager = 115

del p.all_pager

(2)类属性方式：创建值为property对象的类方法(经典类与新式类无差别)

property的构造方法中有个四个参数:

第一个参数是方法名，调用 对象.方法 时自动触发执行方法
第二个参数是方法名，调用 对象.方法＝ XXX 时自动触发执行方法
第三个参数是方法名，调用 del 对象.方法 时自动触发执行方法
第四个参数是字符串，调用 对象.方法.__doc__ ，此参数是该属性的描述信息

可以根据他们几个方法的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Pager:

    def __init__(self,all_count):

        self.all_count = all_count

    def f1(self):

        return 123

    def f2(self,value):

        print(value)

    def  f3(self):

        print("del
 p.foo")

    foo = property(fget=f1,fset=f2,fdel=f3)

p = Pager(101)

result = p.foo       #
 自动调用第一个参数中定义的方法：f1方法,result用于接收返回值

print(result)

p.foo = "python"     #
 自动调用第二个参数中定义的方法：f2方法，并将"python"当作参数传入

del p.foo            #
 自动调用第二个参数中定义的方法：f3方法

p.foo.__doc__        #
 自动获取第四个参数中设置的值：description...

注意：Python WEB框架 Django 的视图中 request.POST 就是使用的类属性的方式创建的方法

class WSGIRequest(http.HttpRequest):

    def __init__(self,
 environ):

        script_name = get_script_name(environ)

        path_info = get_path_info(environ)

        if not path_info:

            #
 Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing

            #
 the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to

            #
 operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force

            #
 the path like this, but should be harmless.

            path_info = '/'

        self.environ = environ

        self.path_info = path_info

        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'),
 path_info.lstrip('/'))

        self.META = environ

        self.META['PATH_INFO'] = path_info

        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name

        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()

        _,
 content_params = cgi.parse_header(environ.get('CONTENT_TYPE',
 ''))

        if 'charset' in content_params:

            try:

                codecs.lookup(content_params['charset'])

            except LookupError:

                pass

            else:

                self.encoding = content_params['charset']

        self._post_parse_error = False

        try:

            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))

        except (ValueError,
 TypeError):

            content_length = 0

        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'],
 content_length)

        self._read_started = False

        self.resolver_match = None

    def _get_scheme(self):

        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

    def _get_request(self):

        warnings.warn('`request.REQUEST`
 is deprecated, use `request.GET` or '

                      '`request.POST`
 instead.',
 RemovedInDjango19Warning, 2)

        if not hasattr(self, '_request'):

            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)

        return self._request

    @cached_property

    def GET(self):

        #
 The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.

        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING',
 '')

        return http.QueryDict(raw_query_string,
 encoding=self._encoding)

    #
 ############### 看这里看这里  ###############

    def _get_post(self):

        if not hasattr(self, '_post'):

            self._load_post_and_files()

        return self._post

    #
 ############### 看这里看这里  ###############

    def _set_post(self,
 post):

        self._post = post

    @cached_property

    def COOKIES(self):

        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE',
 '')

        return http.parse_cookie(raw_cookie)

    def _get_files(self):

        if not hasattr(self, '_files'):

            self._load_post_and_files()

        return self._files

    #
 ############### 看这里看这里  ###############

    POST = property(_get_post,
 _set_post)

    FILES = property(_get_files)

    REQUEST = property(_get_request)

所以，定义包装共有两种方式，分别是【装饰器】和【类属性】，而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。　　

二、类成员的修饰符

类的所有成员在上一步骤中已经做了详细的介绍，对于每一个类的成员而言都有两种形式：

公有成员，在任何地方都能访问
私有成员，只有在类的内部才能方法

私有成员和公有成员的定义不同：私有成员命名时，前两个字符是下划线。（特殊成员除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C:

    age = 12      #
 '公有类属性'

    __age = 35    #
 "私有类属性"

    def __init__(self):

        self.name = '公有实例属性'

        self.__foo = "私有实例属性"

私有成员和公有成员的访问限制不同：

公有属性(公有类属性和公有实例属性)：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
私有属性(私有类属性和私有实例属性)：仅类内部可以访问；派生类中无法访问

class C:

    age = 12       #
 '公有类属性'

    __age1 = 35    #
 "私有类属性"

    def __init__(self):

        self.name =    '公有实例属性'

        self.__name1 = "私有实例属性"

    def f1(self):　　　　 """实例方法"""

        print(C.age)

        print(C.__age1)

        print(self.name)

        print(self.__name1)

    @staticmethod

    def f2():        """类方法"""

        print(C.age)

        print(C.__age1)

obj = C()

print(C.age)         #
 类外部直接访问公有类属性

#print(C.__age1)    
 # 错误,私有类属性外部无法访问

C.f2()               #
 通过类内部的静态方法方法属性

print(obj.age)       #
 类外部直接访问类的公有属性

#print(obj.__age1)  
 # 错误，对象没法在外部访问类属性

print(obj.name)      #
 类外部直接访问公有实例属性

#print(obj.__name1) 
 # 错误,对象也没法在外部访问实例属性

obj.f1()             #
 通过内部的实例方法可以访问类属性和实例属性

如果想要强制访问私有字段，可以通过【对象._类名__私有字段明】访问（如：obj._C__foo），不建议强制访问私有成员。　　

class C:

    def __init__(self):

        self.foo =    "公有属性"

        self.__foo1 = "私有属性"

    def func(self):

        print(self.foo)   #
 类内部访问

        print(self.__foo1)

class D(C):

    def show(self):

        print(self.foo)    #
 派生类中访问公有属性

        print(self.__foo1) #
 私有属性派生类中也无法访问

obj = C()

print(obj.foo)      #
 通过对象访问

print(obj._C__foo1) #访问私有属性

obj.func()          #
 类内部访问

obj_son = D()

#obj_son._show()   
 # 会报错

方法、属性的访问于上述方式相似，即：私有成员只能在类内部使用

ps：非要访问私有属性的话，可以通过对象._类__属性名

三、类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有属性、方法和包装三大类成员，并且成员名前如果有两个下划线，则表示该成员是私有成员，私有成员只能由类内部调用。无论人或事物往往都有不按套路出牌的情况，Python的类成员也是如此，存在着一些具有特殊含义的成员，详情如下：

1. __doc__

　　表示类的描述信息

class Foo:

    """
 描述类信息，这是用于看片的神奇 """

    def func(self):

        pass

print Foo.__doc__

#输出：类的描述信息

2. __module__ 和 __class__

　　__module__ 表示当前操作的对象在那个模块

　　__class__ 表示当前操作的对象的类是什么

例如lib/aa.py

#!/usr/bin/env
 python

#
 -*- coding:utf-8 -*-

class C:

    def __init__(self):

        self.name = "python"

index.py

from lib.aa import C

obj = C()

print obj.__module__     #
 输出 lib.aa，即：输出模块

print obj.__class__      #
 输出 lib.aa.C，即：输出类

3. __init__

　　构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

class Foo:

    def __init__(self,
 name):

        self.name = name

        self.age = 18

obj = Foo('python') #
 自动执行类中的 __init__ 方法

4. __del__

　　析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法一般无须定义，因为Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都是交给Python解释器来执行，所以，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

class Foo:

    def __del__(self):

        pass

5. __call__

　　对象后面加括号，触发执行。

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者类()()

class Foo:

    def __init__(self,name,age):

        print('init')

        self.name = name

        self.age = age

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print("call")

obj = Foo('python',27)

obj()                      #
 对象() 会执行类中__call__方法

Foo('python',27)() #
 这一句相当于上两句

6. __dict__

　　类或对象中的所有成员

上文中我们知道：类的普通字段属于对象；类中的静态字段和方法等属于类，即：

class Province:

    country = 'China'

    def __init__(self,
 name, count):

        self.name = name

        self.count = count

    def func(self, *args, **kwargs):

        print 'func'

#
 获取类的成员，即：类属性、方法、

print(Province.__dict__)

#
 输出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__doc__': None}

obj1 = Province('HeBei',10000)

print(obj1.__dict__)

#
 获取 对象obj1 的成员

#
 输出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

obj2 = Province('HeNan', 3888)

print(obj2.__dict__)

#
 获取 对象obj2 的成员

#
 输出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

7. __str__

　　如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印对象时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:

    def __init__(self,name,age):

        print('init')

        self.name = name

        self.age = age

    def __str__(self):  #
 将实例化对象友好的输出

        return "%s
 - %d" %(self.name,self.age)

obj1 = Foo('tom',73)

obj2 = Foo('jerry',90)

print(obj1)

print(obj2)

ret = str(obj1)

print(type(ret),ret)

ret = obj1 + obj2

print(ret)

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

class Foo:

    def __init__(self,name,age):

        print('init')

        self.name = name

        self.age = age

    def __getitem__(self,
 item):

        return 123

    def __setitem__(self,
 key, value):

        print('setitem')

    def __delitem__(self,
 key):

        print('del
 item')

obj = Foo('python',27)

ret = obj['ad']   #
 自动触发执行 __getitem__

print(ret)

obj['k1'] = 111   #
 自动触发执行 __setitem__

del obj['k1']     #
 自动触发执行 __delitem__

9、__getslice__、__setslice__、__delslice__(此方法只适用于python2.x)

该三个方法用于分片操作，如：列表

#!/usr/bin/env
 python

#
 -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getslice__(self,
 i, j):

        print '__getslice__',i,j

    def __setslice__(self,
 i, j, sequence):

        print '__setslice__',i,j

    def __delslice__(self,
 i, j):

        print '__delslice__',i,j

obj = Foo()

obj[-1:1]                   #
 自动触发执行 __getslice__

obj[0:1] = [11,22,33,44]    #
 自动触发执行 __setslice__

del obj[0:2]                #
 自动触发执行 __delslice__

python3.x依然使用__getitem__、__setitem__、__delitem__

class Foo:

    def __init__(self,name,age):

        print('init')

        self.name = name

        self.age = age

    def __getitem__(self,
 item):

        print(item.start)

        print(item.stop)

        print(item.step)

        return 123

    def __setitem__(self,
 key, value):

        print(type(key),type(value))

    def __delitem__(self,
 key):

        print(type(key))

obj = Foo('python',27)

#
 语法对应关系,将'ad'赋值给__getitem__中的item

ret2 = obj[1:4:2]

obj[1:4] = [11,22,33,44,55]

del obj[1:4]

10. __iter__

用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 __iter__

class Foo(object):

    def __init__(self,
 sq):

        self.sq = sq

    def __iter__(self):

        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:

    print i

或者使用yeild生成器

class Foo(object):

    def __init__(self,
 sq):

        self.sq = sq

    def __iter__(self):

        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:

    print i

11. __new__ 和 __metaclass__

阅读以下代码：

class Foo(object):

    def __init__(self):

        pass

obj = Foo()   #
 obj是通过Foo类实例化的对象

上述代码中，obj 是通过 Foo 类实例化的对象，其实，不仅 obj 是一个对象，Foo类本身也是一个对象，因为在Python中一切事物都是对象。

如果按照一切事物都是对象的理论：obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建，那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的构造方法创建。

print type(obj) #
 输出：<class '__main__.Foo'>     表示，obj 对象由Foo类创建

print type(Foo) #
 输出：<type 'type'>              表示，Foo类对象由 type 类创建

所以，obj对象是Foo类的一个实例，Foo类对象是 type 类的一个实例，即：Foo类对象是通过type类的构造方法创建。

那么，创建类就可以有两种方式：

a). 普通方式

class Foo(object):

    def func(self):

        print 'hello
 python'

b).特殊方式（type类的构造函数）

def func(self):

    print 'hello
 wupeiqi'

Foo = type('Foo',(object,),
 {'func':
 func})

#type第一个参数：类名

#type第二个参数：当前类的基类

#type第三个参数：类的成员

＝＝》类是由 type 类实例化产生

那么问题来了，类默认是由 type 类实例化产生，type类中如何实现的创建类？类又是如何创建对象？

答：类中有一个属性 __metaclass__，其用来表示该类由谁来实例化创建，所以，我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类，从而查看类创建的过程。

class MyType(type):

    def __init__(self,
 what, bases=None, dict=None):

        super(MyType, self).__init__(what,
 bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

    def __init__(self,
 name):

        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

#
 第一阶段：解释器从上到下执行代码创建Foo类

#
 第二阶段：通过Foo类创建obj对象

obj = Foo()