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深入講解Python中面向對象編程的相關知識

系統 2064 0

?Python從第一天開始就是面向對象的語言。正因為如此，創建和使用類和對象是非常地容易。本章將幫助您在使用Python面向對象編程的技術方面所有提高。

如果沒有任何以往面向對象(OO)的編程的經驗，那么可能要了解一些基本的入門課程就可以了，或者至少某種形式的教程，讓你有了解基本概念。

但是，這里會比較少地介紹面向對象編程(OOP)：
OOP術語概述

  • ??? 類: 用戶定義的原型對象，它定義了一套描述類的任何對象的屬性。屬性是數據成員(類變量和實例變量)和方法，通過點符號訪問。
  • ??? 類變量：這是一個類的所有實例共享的變量。類變量在類，但外面的任何類的方法定義。類變量不被用作經常作為實例變量。
  • ??? 數據成員：保存與類和對象關聯的數據的類變量或實例變量。
  • ??? 函數重載：一個以上的行為特定功能的分配。執行的操作所涉及的對象(自變量)的類型不同而不同。
  • ??? 實例變量：所定義的方法內，只屬于一個類的當前實例的變量。
  • ??? 繼承：類的特點，即都是由它派生其他類的轉移。
  • ??? 實例：某一類的一個單獨對象。屬于類Circle一個obj對象，例如，是類Circle的一個實例。
  • ??? 實例化：創建一個類的實例。
  • ??? Method : 一種特殊的函數，函數在類定義中定義。
  • ??? 對象：這是由它的類中定義的數據結構的唯一實例。一個對象包括兩個數據成員(類變量和實例變量)和方法。
  • ??? 運算符重載：一個以上的函數功能，特定的操作符分配。

創建類：

類語句將創建一個新的類定義。類的名稱緊跟在關鍵字class后跟一個冒號，如下所示： 

            
class ClassName:
  'Optional class documentation string'
  class_suite

??? 類有一個文檔字符串，它可以通過類名.__ doc__訪問。

??? class_suite由所有定義的類成員，數據屬性與函數組件的語句。

例子

下面是一個簡單的Python類的例子： 

            
class Employee:
  'Common base class for all employees'
  empCount = 0

  def __init__(self, name, salary):
   self.name = name
   self.salary = salary
   Employee.empCount += 1
  
  def displayCount(self):
   print "Total Employee %d" % Employee.empCount

  def displayEmployee(self):
   print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary

??? empCount是一個類變量，其值將是這個類的所有實例共享。這可以從類中或外部進行訪問，訪問形式為 Employee.empCount。

??? 第一個方法__init__()是一種特殊的方法，這就是所謂的類構造函數或當創建該類的一個新實例Python調用的初始化方法。

??? 聲明就像正常函數中一樣，不同的是第一個參數到每個方法是類的方法。 Python增加了self參數列表;不需要把調用的方法都它列入。

創建實例對象：

要創建一個類的實例，調用類名并傳遞任何參數給__init__方法接收。 

            
"This would create first object of Employee class"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"This would create second object of Employee class"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

訪問屬性：

可以訪問使用點運算符來訪問對象的屬性。而類變量使用類名來訪問，如下所示： 

            
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

現在，把所有的概念放在一起： 

            
#!/usr/bin/python

class Employee:
  'Common base class for all employees'
  empCount = 0

  def __init__(self, name, salary):
   self.name = name
   self.salary = salary
   Employee.empCount += 1
  
  def displayCount(self):
   print "Total Employee %d" % Employee.empCount

  def displayEmployee(self):
   print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary

"This would create first object of Employee class"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"This would create second object of Employee class"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
Name : Zara ,Salary: 2000
Name : Manni ,Salary: 5000
Total Employee 2

在任何時候可以添加，刪除或修改類和對象的屬性： 

            
emp1.age = 7 # Add an 'age' attribute.
emp1.age = 8 # Modify 'age' attribute.
del emp1.age # Delete 'age' attribute.

除了使用正常的語句來訪問屬性，可以使用以下函數：

  • ??? getattr(obj, name[, default]) : 訪問對象的屬性。
  • ??? hasattr(obj,name) : 檢查一個屬性是否存在。
  • ??? setattr(obj,name,value) : 設置一個屬性。如果屬性不存在，那么它將被創建。
  • ??? delattr(obj, name) : 要刪除一個屬性。 
            
hasattr(emp1, 'age')  # Returns true if 'age' attribute exists
getattr(emp1, 'age')  # Returns value of 'age' attribute
setattr(emp1, 'age', 8) # Set attribute 'age' at 8
delattr(empl, 'age')  # Delete attribute 'age'

內置的類屬性：

每個Python類會繼續并帶有內置屬性，他們可以使用點運算符像任何其他屬性一樣來訪問：

  • ??? __dict__ : 字典包含類的命名空間。
  • ??? __doc__ : 類的文檔字符串，或None如果沒有定義。
  • ??? __name__: 類名稱。
  • ??? __module__: 在類中定義的模塊名稱。此屬性是在交互模式其值為“__main__”。
  • ??? __bases__ : 一個可能是空的元組包含了基類，其在基類列表出現的順序。

對于上面的類，嘗試訪問這些屬性： 

            
#!/usr/bin/python

class Employee:
  'Common base class for all employees'
  empCount = 0

  def __init__(self, name, salary):
   self.name = name
   self.salary = salary
   Employee.empCount += 1
  
  def displayCount(self):
   print "Total Employee %d" % Employee.empCount

  def displayEmployee(self):
   print "Name : ", self.name, ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
Employee.__doc__: Common base class for all employees
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount':

            
              , 'empCount': 2, 
'displayEmployee': 
              
                , 
'__doc__': 'Common base class for all employees', 
'__init__': 
                
                  }

銷毀對象（垃圾回收）：

Python的刪除不需要的對象（內建類型或類的實例），自動釋放內存空間。由Python定期回收的內存塊不再使用的過程被稱為垃圾收集。

Python的垃圾回收器在程序執行過程中運行，當一個對象的引用計數為零時觸發。一個對象的引用計數改變為指向它改變別名的數量。

當它分配一個新的名字或放置在容器（列表，元組或字典）的對象的引用計數增加。當對象的引用計數減少使用 del 刪除，其基準被重新分配，或者它的引用超出范圍。當一個對象的引用計數變為零，Python會自動地收集它。 

            
a = 40   # Create object <40>
b = a    # Increase ref. count of <40> 
c = [b]   # Increase ref. count of <40> 

del a    # Decrease ref. count of <40>
b = 100   # Decrease ref. count of <40> 
c[0] = -1  # Decrease ref. count of <40>

當垃圾回收器銷毀孤立的實例，并回收其空間一般不會注意到。但是，一個類可以實現特殊方法__del__()，稱為析構函數被調用時，該實例將被摧毀。這個方法可以用于清理所用的一個實例的任何非內存資源。
例子：

__del__()析構函數打印實例，它即將被銷毀的類名： 

            
#!/usr/bin/python

class Point:
  def __init( self, x=0, y=0):
   self.x = x
   self.y = y
  def __del__(self):
   class_name = self.__class__.__name__
   print class_name, "destroyed"

pt1 = Point()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # prints the ids of the obejcts
del pt1
del pt2
del pt3

當執行上面的代碼，它產生以下結果： 

            
3083401324 3083401324 3083401324
Point destroyed

注意：理想情況下，應該定義類的單獨的文件，那么應該使用import語句將其導入主程序文件。詳細請查看Python- 模塊章節，導入模塊和類的更多細節。
類繼承：

不用從頭開始，可以通過上面列出的括號父類的新類名后，從一個已經存在的類派生它創建一個類。

子類繼承父類的屬性，可以使用父類的這些屬性，就好像它們是在子類中定義的一樣。子類也可以覆蓋父類的數據成員和方法。
語法

派生類的聲明很像它們的父類; 從基類的列表后給出類名繼承： 

            
class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
  'Optional class documentation string'
  class_suite

例子 

            
#!/usr/bin/python

class Parent:    # define parent class
  parentAttr = 100
  def __init__(self):
   print "Calling parent constructor"

  def parentMethod(self):
   print 'Calling parent method'

  def setAttr(self, attr):
   Parent.parentAttr = attr

  def getAttr(self):
   print "Parent attribute :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # define child class
  def __init__(self):
   print "Calling child constructor"

  def childMethod(self):
   print 'Calling child method'

c = Child()     # instance of child
c.childMethod()   # child calls its method
c.parentMethod()   # calls parent's method
c.setAttr(200)    # again call parent's method
c.getAttr()     # again call parent's method

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
Calling child constructor
Calling child method
Calling parent method
Parent attribute : 200

類似的方式，可以按如下繼承多個父類的類：

復制代碼 代碼如下:
class A:??????? # define your class A
.....

class B:???????? # define your calss B
.....

class C(A, B):?? # subclass of A and B
.....

可以使用issubclass()或isinstance()函數來檢查兩個類和實例的關系。

  • ??? issubclass(sub, sup) 如果給定的子類子確實是超sup的子類布爾函數返回true。
  • ??? isinstance(obj, Class) 如果obj是Class類的實例，或者是類的一個子類的實例布爾函數返回true

重寫方法：

可以覆蓋父類的方法。原因之一重寫父的方法，因為可能想在子類特殊或實現不同的功能。
例子 

            
#!/usr/bin/python

class Parent:    # define parent class
  def myMethod(self):
   print 'Calling parent method'

class Child(Parent): # define child class
  def myMethod(self):
   print 'Calling child method'

c = Child()     # instance of child
c.myMethod()     # child calls overridden method

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
Calling child method

基礎重載方法：

下表列出了一些通用的功能，可以在類重寫中：

深入講解Python中面向對象編程的相關知識_第1張圖片

?重載運算符：

假設要創建了一個Vector類來表示二維向量，當使用加運算符來增加他們發生了什么？最有可能是Python會?拍恪?

可以，但是定義__add__方法在類中進行矢量相加，再加上操作符的行為會按預期：
例子： 

            
#!/usr/bin/python

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

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
Vector(7,8)

數據隱藏：

對象的屬性可以是或可以不在類定義外部可見。對于這些情況，可以命名以雙下劃線前綴屬性，這些屬性將無法直接讓外部可視。
例子： 

            
#!/usr/bin/python

class JustCounter:
  __secretCount = 0
 
  def count(self):
   self.__secretCount += 1
   print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.__secretCount

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
1
2
Traceback (most recent call last):
 File "test.py", line 12, in 
            
              
  print counter.__secretCount
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python的保護成員通過內部更改名稱以包含類名。可以訪問這些屬性通過object._className__attrName。如果想更換最后一行，那么它會工作如下： 

            
.........................
print counter._JustCounter__secretCount

當執行上面的代碼，產生以下結果： 

            
1
2
2


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