要点概括:

ClassesAndObjects-contents

1.名词解释

  • 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。
  • 方法:类中定义的函数。
  • 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(例如,Dog 是一个 Animal)。
  • 实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。
  • 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。

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。

2.类定义

语法格式如下所示:

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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。

3.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,如下所示:

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class MyClass:
    i = 123

    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())

输出结果如下:

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MyClass类的属性i为: 123
MyClass类的方法f输出为: Hello World!

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),如下所示:

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

类定义了__init__()方法后,类的实例化操作会自动调用__init__()方法。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,如下所示:

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class Complex:
    def __init__(self, realpart, imagepart):
        self.r = realpart
        self.i = imagepart

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。如下所示:

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class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()

输出结果如下:

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<__main__.Test object at 0x000000000223F9E8>
<class '__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,我们把他换成其他字符也是可以正常执行的。

4.类方法

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。如下所示:

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class People:

    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.weight = w

    def speak(self):
        print('%s说:我%d岁了,体重是%d公斤。' % (self.name, self.age, self.weight))

p = People('Carol', 10, 30)
p.speak()

输出结果如下:

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Carol说:我10岁了,体重是30公斤。

5.继承

5.1单继承

语法格式如下所示:

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# DerivedClassName表示派生类的类名
# BaseClassName1表示基类的类名
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。基类名BaseClassName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,如下所示:

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class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

下面给出通过继承 People 类,调用并覆写 People 类方法的实例,如下所示:

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# 类定义
class People:
    # 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岁了,体重是%d公斤。' % (self.name, self.age, self.weight))

# 单继承People类
class Student(People):
    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 调用父类的构造方法
        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,体重是%d公斤,在读%d年级。' % (self.name, self.age, self.weight, self.grade))

p = Student('Carol', 10, 30, 3)
p.speak()

输出结果如下:

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Carol说:我10岁了,体重是30公斤,在读3年级。

5.2多继承

语法格式如下所示:

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# DerivedClassName表示派生类的类名
# BaseClassName1表示基类的类名
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。实例代码如下所示:

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# 类定义
class People:
    # 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岁了,体重是%d公斤。' % (self.name, self.age, self.weight))

# 单继承People类
class Student(People):
    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 调用父类的构造方法
        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,体重是%d公斤,在读%d年级。' % (self.name, self.age, self.weight, self.grade))

# 新创建的一个类,用于多继承
class Speaker():
    def __init__(self, n, t):
        self.name = n
        self.topic = t

    def speak(self):
        print('我叫%s,我演讲的主题是%s。' % (self.name, self.topic))

# 多继承Speaker类和Student类
class Sample(Speaker, Student):
    def __init__(self, n, a, w, g, t):
        Student.__init__(self, n, a, w, g)
        Speaker.__init__(self, n, t)

test = Sample('Carol', 10, 30, 3, 'Python')
test.speak()  # 方法名相同,默认调用的是在括号中排在前面的父类的方法

输出结果如下:

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我叫Carol,我演讲的主题是Python。

6.方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求,你可以在子类重写父类的方法,如下所示:

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class Parent:
    def myMethod(self):
        print('调用父类方法')

class Child(Parent):
    def myMethod(self):
        print('调用子类方法')

c = Child()
c.myMethod()
super(Child, c).myMethod()

输出结果如下:

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调用子类方法
调用父类方法

7.类属性与方法

7.1类的私有属性

__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用self.__private_attrs,如下所示:

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class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0  # 公共变量

    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

输出结果如下:

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Traceback (most recent call last):
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  File "F:/Python_test/BasicKnowledge/test_20180716.py", line 95, in <module>
    print(counter.__secretCount)
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'  # 报错,实例不能访问私有变量

7.2类的私有方法

__private_methods: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。在类内部的方法中使用self.__private_methods,如下所示:

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class Site:
    def __init__(self, n, u):
        self.name = n  # 公共
        self.__url = u  # 私有

    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')

test = Site('我的博客', 'dyfloveslife.github.io')
test.who()  # 正常输出
test.foo()  # 正常输出
test.__foo()  # 报错

输出结果如下:

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name: 我的博客
url: dyfloveslife.github.io
这是公共方法
Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python_test/BasicKnowledge/test_20180716.py", line 115, in <module>
    test.__foo()
AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'