python抽象

这篇博客介绍了Python中如何实现抽象类的概念,通过`abc`模块的`ABCMeta`元类和`abstractmethod`装饰器创建抽象基类。示例展示了如何定义`Shape`抽象类及其子类`Circle`和`Rect`,每个类都实现了周长和面积的计算方法,并且展示了如何实例化和使用这些类。

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继承的应用:

抽象类
Python从语法层面并没有像Java或C#那样提供对抽象类的支持
但是我们可以通过`abc`模块的`ABCMeta`元类和`abstractmethod`包装器来达到抽象类的效果

abstract.py


from abc import ABCMeta, abstractmethod
from math import pi


class Shape(object, metaclass=ABCMeta):
    """图形抽象类"""

    @abstractmethod
    def perimeter(self):
        pass

    @abstractmethod
    def area(self):
        pass


class Circle(Shape):
    """圆形"""

    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    def perimeter(self):
        return 2 * pi * self._radius

    def area(self):
        return pi * self._radius * self._radius

    def __str__(self):
        return "我是一个圆"


class Rect(Shape):
    """矩形"""

    def __init__(self, width, height):
        self._width = width
        self._height = height

    def perimeter(self):
        return (self._width + self._height) * 2

    def area(self):
        return self._width * self._height

    def __str__(self):
        return "我是一个矩形"


def main():
    shapes = [Circle(4), Circle(2), Rect(4, 5)]
    for shape in shapes:
        print(shape)
        print("周长:", shape.perimeter())
        print("面积:", shape.area())


if __name__ == '__main__':
    main()

 

### Python 抽象基类 ABC 的概念与使用 #### 定义抽象基类 在 Python 中,抽象基类由 `abc` 模块支持,通过 `ABC` 和 `abstractmethod` 实现[^1]。要定义一个抽象基类,需使用 `ABC` 类作为基类,并应用 `@abstractmethod` 装饰器来标记抽象方法。 ```python from abc import ABC, abstractmethod class MyAbstractClass(ABC): @abstractmethod def my_abstract_method(self): pass ``` 此代码片段展示了如何创建名为 `MyAbstractClass` 的抽象基类以及其内部的一个抽象方法 `my_abstract_method()`[^2]。 #### 创建具体子类并实现抽象方法 当从上述抽象基类派生新类时,必须重写所有的抽象方法;否则,新的子类也将成为抽象类而无法实例化: ```python class ConcreteClass(MyAbstractClass): def my_abstract_method(self): print("Concrete implementation of the method.") ``` 这里实现了具体的 `ConcreteClass` 类,该类提供了对来自父级抽象基类的抽象方法的具体实现[^3]。 #### 动态注册虚拟子类 除了传统的继承方式外,还可以利用 `register()` 方法将现有类注册为某个抽象基类的“虚拟”子类。这种方式体现了 Python 风格下的灵活性和动态特性[^5]: ```python from abc import ABCMeta class ExistingClass: def existing_behavior(self): return "Existing behavior." ABCMeta('NewVirtualSubclass', (object,), {})\ .register(ExistingClass) if isinstance(ExistingClass(), NewVirtualSubclass): instance = ExistingClass() result = instance.existing_behavior() print(result) ``` 这段代码说明了即使不实际修改原有类结构的情况下也能让它们被视作特定接口的一部分。 #### 利用内置集合协议简化 API 支持 某些情况下,可以通过遵循预设好的容器协议(如序列、映射或集),只需提供少量核心操作即可自动获得更广泛的功能集。例如,在设计自定义数据类型时如果希望兼容标准库函数,则只需要覆盖几个必要的特殊方法就可以轻松集成更多高级功能[^4]。 ```python from collections.abc import Set class CustomSet(Set): def __init__(self, iterable=()): self._elements = set(iterable) def __contains__(self, element): return element in self._elements def __iter__(self): yield from self._elements def __len__(self): return len(self._elements) custom_set = CustomSet([1, 2, 3]) print(custom_set & {2, 3, 4}) # 输出:{2, 3} ``` 在这个例子中,只要实现了 `__contains__()`, `__iter__()`, 和 `__len__()` 这三个基本成员测试、迭代遍历及长度查询的操作之后,就能享受到其他诸如交集运算符 (`&`) 所带来的便利。
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