Python3 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。

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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。

和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

语法格式如下：

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

类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。

类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class MyClass : """ 一个简单的类实例 """ i = 12345 def f ( self ) : return ' hello world ' # 实例化类 x = MyClass ( ) # 访问类的属性和方法 print ( " MyClass 类的属性 i 为： " , x . i ) print ( " MyClass 类的方法 f 输出为： " , x . f ( ) )

以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。

执行以上程序输出结果为：

MyClass 类的属性 i 为： 12345
MyClass 类的方法 f 输出为： hello world

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很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法（构造方法），像下面这样：

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

类定义了 __init__() 方法的话，类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中，可以这样创建一个新的实例:

x = MyClass()

当然， __init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:

实例(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 ) # 输出结果：3.0 -4.5

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 instance at 0x100771878>
__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:

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 instance at 0x100771878>
__main__.Test

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类的方法

在类地内部，使用 def 关键字来定义一个方法，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，self 代表的是类的实例。

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #类定义 class people : #定义基本属性 name = ' ' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #定义构造方法 def __init__ ( self , n , a , w ) : self . name = n self . age = a self . __weight = w def speak ( self ) : print ( " %s 说: 我 %d 岁。 " % ( self . name , self . age ) ) # 实例化类 p = people ( ' runoob ' , 10 , 30 ) p . speak ( )

执行以上程序输出结果为：

runoob 说: 我 10 岁。

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继承

Python 同样支持类的继承，如果一种语言不支持继承，类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName ( BaseClassName1 ) : < statement - 1 > . . . < statement - N >

需要注意圆括号中基类的顺序，若是基类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #类定义 class people : #定义基本属性 name = ' ' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #定义构造方法 def __init__ ( self , n , a , w ) : self . name = n self . age = a self . __weight = w def speak ( self ) : print ( " %s 说: 我 %d 岁。 " % ( self . name , self . age ) ) #单继承示例 class student ( people ) : grade = ' ' def __init__ ( self , n , a , w , g ) : #调用父类的构函 people . __init__ ( self , n , a , w ) self . grade = g #覆写父类的方法 def speak ( self ) : print ( " %s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级 " % ( self . name , self . age , self . grade ) ) s = student ( ' ken ' , 10 , 60 , 3 ) s . speak ( )

执行以上程序输出结果为：

ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级

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多继承

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:

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

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 #类定义 class people : #定义基本属性 name = ' ' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #定义构造方法 def __init__ ( self , n , a , w ) : self . name = n self . age = a self . __weight = w def speak ( self ) : print ( " %s 说: 我 %d 岁。 " % ( self . name , self . age ) ) #单继承示例 class student ( people ) : grade = ' ' def __init__ ( self , n , a , w , g ) : #调用父类的构函 people . __init__ ( self , n , a , w ) self . grade = g #覆写父类的方法 def speak ( self ) : print ( " %s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级 " % ( self . name , self . age , self . grade ) ) #另一个类，多重继承之前的准备 class speaker ( ) : topic = ' ' name = ' ' def __init__ ( self , n , t ) : self . name = n self . topic = t def speak ( self ) : print ( " 我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s " % ( self . name , self . topic ) ) #多重继承 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，默认调用的是在括号中排前地父类的方法

执行以上程序输出结果为：

我叫 Tim，我是一个演说家，我演讲的主题是 Python

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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，实例如下：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 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

执行以上程序输出结果为：

调用子类方法

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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，不能在类地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 关键字来定义一个方法，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，self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的，也可以使用 this，但是最好还是按照约定是用 self。

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，只能在类的内部调用 ，不能在类地外部调用。self.__private_methods。

实例

类的私有属性实例如下：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 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

执行以上程序输出结果为：

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

类的私有方法实例如下：

实例(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 ( ' 这是私有方法 ' ) def foo ( self ) : # 公共方法 print ( ' 这是公共方法 ' ) self . __foo ( ) x = Site ( ' 菜鸟教程 ' , ' www.runoob.com ' ) x . who ( ) # 正常输出 x . foo ( ) # 正常输出 x . __foo ( ) # 报错

以上实例执行结果：

类的专有方法：

• __init__ : 构造函数，在生成对象时调用
• __del__ : 析构函数，释放对象时使用
• __repr__ : 打印，转换
• __setitem__ : 按照索引赋值
• __getitem__: 按照索引获取值
• __len__: 获得长度
• __cmp__: 比较运算
• __call__: 函数调用
• __add__: 加运算
• __sub__: 减运算
• __mul__: 乘运算
• __div__: 除运算
• __mod__: 求余运算
• __pow__: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载，我么可以对类的专有方法进行重载，实例如下：

实例(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 )

以上代码执行结果如下所示:

Vector(7,8)