Python--面向对象（进阶）

最新推荐文章于 2022-09-23 19:58:48 发布

轩轩n

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分类专栏： Python 文章标签：面向对象（进阶）

原文链接：https://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/4766801.html

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本文详细解析Python类的成员，包括字段、方法和属性的定义、使用及区别，探讨私有成员、特殊成员和成员修饰符的概念，帮助读者掌握Python类的内部机制。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

类的成员

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性

一、字段

字段包括：普通字段和静态字段，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，

普通字段属于对象
静态字段属于类

class Province:

    #静态字段
    country = '中国'

    def __init__(self,name):

        #普通字段
        self.name = name

#直接访问普通字段
obj = Province('浙江')
print(obj.name)

#直接访问静态字段
print(Province.country)

打印结果：

浙江
中国

上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】，在使用上可以看出普通字段和静态字段的归属是不同的。

静态字段在内存中只保存一份
普通字段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字段，那么就使用静态字段；

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；
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；
静态方法：由类调用；无默认参数；

class Foo:

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

    def ordinary_func(self):
        #定义一个普通方法，至少有一个self参数；
        print(self.name)
        print('普通方法')

    @classmethod
    def class_func(cls):
        #定义类方法，至少有一个cls参数；
        print('类方法')

    @staticmethod
    def static_func():
        #定义静态方法，无默认参数；
        print('静态方法')

#调用普通方法
f = Foo('xuan')
f.ordinary_func()

#调用类方法
Foo.class_func()

#调用静态方法
Foo.static_func()

打印结果：

相同点：对于所有的方法而言，均属于类（非对象）中，所以，在内存中也只保存一份；
不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的z参数不同；

三、属性

1、属性的基本使用：

#定义
class Foo:

    def func(self):
        pass
    
    #定义属性
    @property
    def bar(self):
        pass

#调用
obj = Foo()

obj.func()
obj.bar #调用属性

由属性的定义和调用要注意一下几点：

定义时，在普通方法的基础上添加 @property 装饰器；
定义时，属性仅有一个self参数
调用时，无需括号
方法：obj.func()
属性：obj.bar

注意：属性存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象,

属性由方法变种而来，如果Python中没有属性，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；

Python的属性的功能是：属性内部进行一系列的逻辑计算，最终将计算结果返回：

#定义
class Foo:
    def __init__(self,page):
        #每页默认显示10条数据
        self.items = 10
        try:
            p = int(page)
        except Exception as e:
            p = 1   #默认在第一页；
        self.page = p


    @property
    def start(self):
        val = (self.page - 1) * self.items
        return val

    @property
    def end(self):
        val = self.page * self.items
        return val

li = []
for i in range(1000):
    li.append(i)
#循环,调用;
while True:
    p = input('请输入要查看的页码：')     #每页显示十行；
    obj = Foo(p)
    print(li[obj.start:obj.end])

执行结果：

请输入要查看的页码：1
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
请输入要查看的页码：10
[90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
请输入要查看的页码：100
[990, 991, 992, 993, 994, 995, 996, 997, 998, 999]
请输入要查看的页码：
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
请输入要查看的页码：

2、属性的两种定义方式

属性的定义有两种方式：

装饰器即：在方法上应用装饰器
静态字段即：在类中定义值为property对象的静态字段

装饰器方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

经典类，具有一种@property装饰器：

#定义；
class Goods:

    @property
    def price(self):
        return "hello world!"

#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；
print(result)       #hello world!

新式类，具有三种@property装饰器

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
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

由于新式类中具有三种访问方式，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 Foo(object):

    def __init__(self):
        #原价
        self.original_price = 100
        #折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        #实际价格 = 原价*折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self,value):
        self.original_price = value

    @price.deleter
    def price(self):
        del self.original_price


obj = Foo()
obj.price       #获取商品价格；
obj.price = 250 #修改商品原价；
print(obj.price)    #实际价格
del obj.price   #删除商品原价；


#200.0

静态字段方式，创建值为property对象的静态字段

当使用静态字段的方式创建属性时，经典类和新式类无区别；

class Foo:

    def get_bar(self):
        return 'hello world!'

    BAR = property(get_bar)

obj = Foo()
reuslt = obj.BAR        #自动调用get_bar方法，并获取方法的返回值；
print(reuslt)        #hello world!

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

class Foo:

    def get_bar(self):
        return 'test'

    # *必须两个参数
    def set_bar(self,value):
        return 'set value' + value

    def del_bar(self):
        return 'welcome'

    BAR = property(get_bar,set_bar,del_bar,'description.......')

obj = Foo()

obj.BAR             #自动调用第一个参数中定义的方法：get_bar；
obj.BAR = "xuan"    #自动调用第二个参数中定义的方法：set_bar方法，并将“xuan”当做参数传入；
del obj.BAR         #自动调用第三个参数中定义的方法：del_bar方法；
obj.BAR.__doc__     #自动获取第四个参数中设置的值：description...........

由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式，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；

实例：

class Foo(object):

    def __init__(self):
        #原价
        self.original_price = 100
        #折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self):
        #实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price *self.discount
        return new_price

    def set_price(self,value):
        self.original_price = value

    def del_price(self):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price,set_price,del_price,'价格属性描述....')

obj = Foo()
obj.PRICE           #获取商品价格;
obj.PRICE = 200     #修改商品原价;
print(obj.PRICE)    #打印折扣之后的价格（160.0）;
del obj.PRICE       #删除商品原价;

定义属性共有两种方式，分别是【装饰器】和【静态字段】，而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。

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 Foo:

    def __init__(self):
        self.name = '公有字段'
        self.__foo = '私有字段'

私有成员和公有成员的访问限制不同：

静态字段

公有静态字段：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
私有静态字段：仅类内部可以访问；

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

公有字段：

class Foo:

    name = "公有静态字段"

    def func(self):
        print(Foo.name)

class Bar(Foo):

    def show(self):
        print(Foo.name)

Foo.name    #类访问

obj = Foo()
obj.func()      #类内部可以访问

obj_son = Bar()
obj_son.show()

#公有静态字段
#公有静态字段

私有字段：

class Foo:

    def __init__(self):
        self.__foo = "私有字段"

    def func(self):
        print(self.__foo)     #类内部访问

class Bar(Foo):
    def show(self):
        print(self.__foo)     #派生类中访问

obj = Foo()

#obj.__foo       #通过对象访问  ==>错误
obj.func()      #类内部访问      ==>正确

obj_son = Bar()        #私有字段
#obj_son.show()  #派生类中访问     ==>错误

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；

类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员，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，学习是一个过程'''

    def func(self):
        pass

print(Foo.__doc__)        #描述类信息，学习是一个过程

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；

from test import Foo
obj = Foo()
print(obj.__module__)       #输出test，即输出模块；
print(obj.__class__)        #输出test.Foo，即输出类；

#test
#<class 'test.Foo'>

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 = 20

obj = Foo('xuan')   #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):
        pass

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

obj = Foo()     #执行__init__
obj()           #执行__call__     #__call__

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;

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：静态字段、方法；
print(Province.__dict__)

#获取对象obj的成员；
obj = Province('hello',999)
print(obj.__dict__)

#获取test的成员；
test = Province('welcome',666)
print(test.__dict__)

打印结果：

{'__module__': '__main__', 'country': 'China', '__init__': <function Province.__init__ at 0x00000221D472B3A8>, 'func': <function Province.func at 0x00000221D472B708>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Province' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Province' objects>, '__doc__': None}
{'name': 'hello', 'count': 999}
{'name': 'welcome', 'count': 666}

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 __str__(self):
        return 'hello world!'

obj = Foo()
print(obj)      #hello world!

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(object):

    def __getitem__(self, i):
        print('__getitem__', i)

    def __setitem__(self, i, j):
        print('__setitem__', i, j)

    def __delitem__(self, key):
        print('__delitem__', key)


obj = Foo()

li = obj['hello']       # 自动触发执行 __getitem__
obj['name'] = 'wang'      #自动触发执行 __setitem__
del obj['hello']        #自动触发执行 __delitem__

运行结果：

__getitem__ hello
__setitem__ name wang
__delitem__ hello

9、__getslice__、__setslice__、__delslice__

官方原述：https://docs.python.org/2/reference/datamodel.html#object.__getslice__

谷歌翻译后如下：

object.__getslice__（self，i，j ）

自2.0版开始不推荐使用：支持切片对象作为__getitem__()方法的参数。（但是，CPython中的内置类型目前仍在实现 __getslice__()。因此，在实现切片时必须在派生类中重写它。）

被要求实施评估self[i:j]。返回的对象应与self类型相同。请注意，切片表达式中缺少的i或j分别替换为零或sys.maxsize。如果在切片中使用负索引，则将序列的长度添加到该索引。如果实例未实现该__len__()方法，AttributeError则引发a。不保证以这种方式调整的指数仍不是负面的。不修改大于序列长度的索引。如果未__getslice__()找到，则创建切片对象，然后传递给切片对象__getitem__()。

object.__setslice__（self，i，j，sequence ）

被要求实施任务self[i:j]。同样的笔记我和Ĵ作为__getslice__()。

不推荐使用此方法。如果__setslice__()找不到，或者对于表单的扩展切片，self[i:j:k]则创建切片对象，并将其传递给 __setitem__()，而不是__setslice__()被调用。

object.__delslice__（self，i，j ）

被称为实施删除self[i:j]。同样的笔记我和Ĵ作为 __getslice__()。不推荐使用此方法。如果__delslice__()找不到，或者对于表单的扩展切片，self[i:j:k]则创建切片对象，并将其传递给__delitem__()，而不是__delslice__() 被调用。

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):
    pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print(i)

#报错：TypeError: 'Foo' object is not iterable

class Foo(object):
    def __iter__(self):
        pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print(i)

#报错：TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType'

class Foo(object):
    def __init__(self,num):
        self.num = num

    def __iter__(self):
        return iter(self.num)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:
    print(i)

执行结果

以上步骤可以看出，for循环迭代的其实是 iter([11,22,33,44]) ，所以执行流程可以变更为：

obj = iter([11,22,33,44])

for i in obj:
    print(i)

#11
#22
#33
#44

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。

class Foo(object):
    def __init__(self):
        pass
obj = Foo()     #obj是通过Foo类实例化的对象；

print(type(obj))    #<class '__main__.Foo'>
print(type(Foo))    #<class 'type'>

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：

1、普通方式：

class Foo(object):
    def func(self):
        print('hello world!')

2、特殊方式（type类的构造函数）

def func(self):
    print('hello world!')


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。

参考：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6182264.html