Python 面向對象 · W3School Python 教程

# Python面向對象 Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創建一個類和對象是很容易的。本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那你可能需要先了解一些面向對象語言的一些基本特征，在頭腦里頭形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助于你更容易的學習Python的面向對象編程。接下來我們先來簡單的了解下面向對象的一些基本特征。 ## 面向對象技術簡介 * **類(Class):** 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。 * **類變量：**類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。 * **數據成員：**類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數據。 * **方法重載：**如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重載。 * **實例變量：**定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。 * **繼承：**即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，這是模擬"是一個（is-a）"關系（例圖，Dog是一個Animal）。 * **實例化：**創建一個類的實例，類的具體對象。 * **方法：**類中定義的函數。 * **對象：**通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。 ## 創建類使用class語句來創建一個新類，class之后為類的名稱并以冒號結尾，如下實例: ``` class ClassName: 'Optional class documentation string'#類文檔字符串 class_suite #類體 ``` 類的幫助信息可以通過ClassName.__doc__查看。 class_suite 由類成員，方法，數據屬性組成。 ### 實例以下是一個簡單的Python類實例: ``` 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變量是一個類變量，它的值將在這個類的所有實例之間共享。你可以在內部類或外部類使用Employee.empCount訪問。 * 第一種方法__init__()方法是一種特殊的方法，被稱為類的構造函數或初始化方法，當創建了這個類的實例時就會調用該方法 ## 創建實例對象要創建一個類的實例，你可以使用類的名稱，并通過__init__方法接受參數。 ``` "This would create first object of Employee class" emp1 = Employee("Zara", 2000) "This would create second object of Employee class" emp2 = Employee("Manni", 5000) ``` ## 訪問屬性您可以使用點(.)來訪問對象的屬性。使用如下類的名稱訪問類變量: ``` emp1.displayEmployee() emp2.displayEmployee() print "Total Employee %d" % Employee.empCount ``` 完整實例： ``` #!/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 ``` 執行以上代碼輸出結果如下： ``` Name : Zara ,Salary: 2000 Name : Manni ,Salary: 5000 Total Employee 2 ``` 你可以添加，刪除，修改類的屬性，如下所示： ``` emp1.age = 7 # 添加一個 'age' 屬性 emp1.age = 8 # 修改 'age' 屬性 del emp1.age # 刪除 'age' 屬性 ``` 你也可以使用以下函數的方式來訪問屬性： * getattr(obj, name[, default]) : 訪問對象的屬性。 * hasattr(obj,name) : 檢查是否存在一個屬性。 * setattr(obj,name,value) : 設置一個屬性。如果屬性不存在，會創建一個新屬性。 * delattr(obj, name) : 刪除屬性。 ``` hasattr(emp1, 'age') # 如果存在 'age' 屬性返回 True。 getattr(emp1, 'age') # 返回 'age' 屬性的值 setattr(emp1, 'age', 8) # 添加屬性 'age' 值為 8 delattr(empl, 'age') # 刪除屬性 'age' ``` ## Python內置類屬性 * __dict__ : 類的屬性（包含一個字典，由類的數據屬性組成） * __doc__ :類的文檔字符串 * __name__: 類名 * __module__: 類定義所在的模塊（類的全名是'__main__.className'，如果類位于一個導入模塊mymod中，那么className.__module__ 等于 mymod） * __bases__ : 類的所有父類構成元素（包含了以個由所有父類組成的元組） Python內置類屬性調用實例如下： ``` #!/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__ ``` 執行以上代碼輸出結果如下： ``` Employee.__doc__: Common base class for all employees Employee.__name__: Employee Employee.__module__: __main__ Employee.__bases__: () Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': <function displayCount at 0xb7c84994>, 'empCount': 2, 'displayEmployee': <function displayEmployee at 0xb7c8441c>, '__doc__': 'Common base class for all employees', '__init__': <function __init__ at 0xb7c846bc>} ``` ## python對象銷毀(垃圾回收) 同Java語言一樣，Python使用了引用計數這一簡單技術來追蹤內存中的對象。在Python內部記錄著所有使用中的對象各有多少引用。一個內部跟蹤變量，稱為一個引用計數器。當對象被創建時，就創建了一個引用計數，當這個對象不再需要時，也就是說，這個對象的引用計數變為0 時，它被垃圾回收。但是回收不是"立即"的，由解釋器在適當的時機，將垃圾對象占用的內存空間回收。 ``` a = 40 # 創建對象 <40> b = a # 增加引用， <40> 的計數 c = [b] # 增加引用. <40> 的計數 del a # 減少引用 <40> 的計數 b = 100 # 減少引用 <40> 的計數 c[0] = -1 # 減少引用 <40> 的計數 ``` 垃圾回收機制不僅針對引用計數為0的對象，同樣也可以處理循環引用的情況。循環引用指的是，兩個對象相互引用，但是沒有其他變量引用他們。這種情況下，僅使用引用計數是不夠的。Python 的垃圾收集器實際上是一個引用計數器和一個循環垃圾收集器。作為引用計數的補充，垃圾收集器也會留心被分配的總量很大（及未通過引用計數銷毀的那些）的對象。在這種情況下，解釋器會暫停下來，試圖清理所有未引用的循環。 ### 實例析構函數 __del__ ，__del__在對象消逝的時候被調用，當對象不再被使用時，__del__方法運行： ``` #!/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) # 打印對象的id del pt1 del pt2 del pt3 <pre> <p>以上實例運行結果如下：</p> <pre> 3083401324 3083401324 3083401324 Point destroyed ``` **注意：**通常你需要在單獨的文件中定義一個類， ## 類的繼承面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用，實現這種重用的方法之一是通過繼承機制。繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關系。需要注意的地方：**繼承語法** class 派生類名（**基類名**）：//... 基類名寫作括號里，基本類是在類定義的時候，在元組之中指明的。在python中繼承中的一些特點： * 1：在繼承中基類的構造（__init__()方法）不會被自動調用，它需要在其派生類的構造中親自專門調用。 * 2：在調用基類的方法時，需要加上基類的類名前綴，且需要帶上self參數變量。區別于在類中調用普通函數時并不需要帶上self參數 * 3：Python總是首先查找對應類型的方法，如果它不能在派生類中找到對應的方法，它才開始到基類中逐個查找。（先在本類中查找調用的方法，找不到才去基類中找）。如果在繼承元組中列了一個以上的類，那么它就被稱作"多重繼承" 。 **語法：** 派生類的聲明，與他們的父類類似，繼承的基類列表跟在類名之后，如下所示： ``` class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]): 'Optional class documentation string' class_suite ``` 實例： ``` #!/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() # 實例化子類 c.childMethod() # 調用子類的方法 c.parentMethod() # 調用父類方法 c.setAttr(200) # 再次調用父類的方法 c.getAttr() # 再次調用父類的方法 ``` 以上代碼執行結果如下： ``` Calling child constructor Calling child method Calling parent method Parent attribute : 200 ``` 你可以繼承多個類 ``` class A: # define your class A ..... class B: # define your calss B ..... class C(A, B): # subclass of A and B ..... ``` 你可以使用issubclass()或者isinstance()方法來檢測。 * issubclass() - 布爾函數判斷一個類是另一個類的子類或者子孫類，語法：issubclass(sub,sup) * isinstance(obj, Class) 布爾函數如果obj是Class類的實例對象或者是一個Class子類的實例對象則返回true。 ## 重載方法如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重載你父類的方法：實例： ``` #!/usr/bin/python class Parent: # 定義父類 def myMethod(self): print 'Calling parent method' class Child(Parent): # 定義子類 def myMethod(self): print 'Calling child method' c = Child() # 子類實例 c.myMethod() # 子類調用重載方法 ``` 執行以上代碼輸出結果如下： ``` Calling child method ``` ## 基礎重載方法下表列出了一些通用的功能，你可以在自己的類重寫： | 方法 | 描述 & 簡單的調用 | | --- | --- | | **\_\_init\_\_ ( self [,args...] )** | 構造函數簡單的調用方法: _obj = className(args)_ | | **\_\_del\_\_( self )** | 析構方法, 刪除一個對象簡單的調用方法 : _del obj_ | | **\_\_repr\_\_( self )** | 轉化為供解釋器讀取的形式簡單的調用方法 : _repr(obj)_ | | **\_\_str\_\_( self )**| 用于將值轉化為適于人閱讀的形式簡單的調用方法 : _str(obj)_ | | **\_\_cmp\_\_ ( self, x )**| 對象比較簡單的調用方法 : _cmp(obj, x)_ | ## 運算符重載 Python同樣支持運算符重載，實例如下： ``` #!/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 ``` 以上代碼執行結果如下所示: ``` Vector(7,8) ``` ## 隱藏數據在python中實現數據隱藏很簡單，不需要在前面加什么關鍵字，只要把類變量名或成員函數前面加兩個下劃線即可實現數據隱藏的功能，這樣，對于類的實例來說，其變量名和成員函數是不能使用的，對于其類的繼承類來說，也是隱藏的，這樣，其繼承類可以定義其一模一樣的變量名或成員函數名，而不會引起命名沖突。實例： ``` #!/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 ``` Python 通過改變名稱來包含類名: ``` 1 2 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 12, in <module> print counter.__secretCount AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount' ``` Python不允許實例化的類訪問隱藏數據，但你可以使用object._className__attrName訪問屬性，將如下代碼替換以上代碼的最后一行代碼： ``` ......................... print counter._JustCounter__secretCount ``` 執行以上代碼，執行結果如下： ``` 1 2 2 ```