草根學Python（九）物件導向

兩點水發表於2019-03-02

Python物件

前言

這篇寫的很糾結，不過還是寫完了。弄了個很遜的公眾號，如果對本文有興趣，可以關注下公眾號喔，會持續更新。

一、物件導向的概念

Python 是一門物件導向的語言, 物件導向是一種抽象，抽象是指用分類的眼光去看世界的一種方法。用 JAVA 的程式設計思想來說就是：萬事萬物皆物件。也就是說在物件導向中，把構成問題事務分解成各個物件。

物件導向有三大特性，封裝、繼承和多型。

1、物件導向的兩個基本概念

用來描述具有相同的屬性和方法的物件的集合。它定義了該集合中每個物件所共有的屬性和方法。物件是類的例項。

物件

通過類定義的資料結構例項

2、物件導向的三大特性

繼承

即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的欄位和方法。繼承也允許把一個派生類的物件作為一個基類物件對待。

例如：一個 Dog 型別的物件派生自 Animal 類，這是模擬"是一個（is-a）"關係（例圖，Dog 是一個 Animal ）。

多型

它是指對不同型別的變數進行相同的操作，它會根據物件（或類）型別的不同而表現出不同的行為。

封裝性

“封裝”就是將抽象得到的資料和行為（或功能）相結合，形成一個有機的整體（即類）；封裝的目的是增強安全性和簡化程式設計，使用者不必瞭解具體的實現細節，而只是要通過外部介面，一特定的訪問許可權來使用類的成員。

二、類

1、定義類

類定義語法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>複製程式碼

一個類也是由屬性和方法組成的，有些時候我們定義類的時候需要設定類的屬性，因此這就需要構造函

類的建構函式如下：

def __init__(self,[...):複製程式碼

類定義了 init() 方法的話，類的例項化操作會自動呼叫 init() 方法。

那麼如建構函式相對應的是解構函式，理所當然，一個類建立的時候我們可以用過建構函式設定屬性，那麼當一個類銷燬的時候，就會呼叫解構函式。

解構函式語法如下：

def __del__(self,[...):複製程式碼

仔細觀察的童鞋都會發現，類的方法與普通的函式有一個特別的區別，它們必須有一個額外的第一個引數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

那麼這個 self 代表什麼呢？

我們可以看下例項，通過例項來找出答案：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

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

t = Test()
t.prt()複製程式碼

觀察輸出的結果：

從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的例項，輸出的是當前物件的地址，而 self.__class__ 則指向類。

當然 self 不是 python 關鍵字，也就是說我們把他換成其他的字元也是可以正常執行的。只不過我們習慣使用 self

2、Python 定義類的歷史遺留問題

Python 在版本的迭代中，有一個關於類的歷史遺留問題，就是新式類和舊式類的問題，具體先看以下的程式碼：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 舊式類
class OldClass:
    pass

# 新式類
class NewClass(object):
    pass複製程式碼

可以看到，這裡使用了兩者中不同的方式定義類，可以看到最大的不同就是，新式類繼承了object 類，在 Python2 中，我們定義類的時候最好定義新式類，當然在 Python3 中不存在這個問題了，因為 Python3 中所有類都是新式類。

那麼新式類和舊式類有什麼區別呢？

執行下下面的那段程式碼：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 舊式類
class OldClass:
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


# 新式類
class NewClass(object):
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


if __name__ == '__main__':
    old_class = OldClass(111111, 'OldClass')
    print(old_class)
    print(type(old_class))
    print(dir(old_class))
    print('\n')
    new_class=NewClass(222222,'NewClass')
    print(new_class)
    print(type(new_class))
    print(dir(new_class))複製程式碼

仔細觀察輸出的結果，對比一下，就能觀察出來，注意喔，Pyhton3 中輸出的結果是一模一樣的，因為Python3 中沒有新式類舊式類的問題。

三、類的屬性

1、直接在類中定義屬性

定義類的屬性，當然最簡單最直接的就是在類中定義，例如：

class UserInfo(object):
    name='兩點水'複製程式碼

2、在建構函式中定義屬性

故名思議，就是在構造物件的時候，對屬性進行定義。

class UserInfo(object):
    def __init__(self,name):
        self.name=name複製程式碼

3、屬性的訪問控制

在 Java 中，有 public （公共）屬性和 private （私有）屬性，這可以對屬性進行訪問控制。那麼在 Python 中有沒有屬性的訪問控制呢？

一般情況下，我們會使用 __private_attrs 兩個下劃線開頭，宣告該屬性為私有，不能在類地外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。

為什麼只能說一般情況下呢？因為實際上， Python 中是沒有提供私有屬性等功能的。但是 Python 對屬性的訪問控制是靠程式設計師自覺的。為什麼這麼說呢？看看下面的示例：

仔細看圖片，為什麼說雙下劃線不是真正的私有屬性呢？我們看下下面的例子，用下面的例子來驗證：


#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('兩點水', 23, 347073565);
    # 列印所有屬性
    print(dir(userInfo))
    # 列印建構函式中的屬性
    print(userInfo.__dict__)
    print(userInfo.get_account())
    # 用於驗證雙下劃線是否是真正的私有屬性
    print(userInfo._UserInfo__account)複製程式碼

輸出的結果如下圖：

四、類的方法

1、類專有的方法

一個類建立的時候，就會包含一些方法，主要有以下方法：

類的專有方法：

方法	說明
`__init__`	建構函式，在生成物件時呼叫
`__del__`	解構函式，釋放物件時使用
`__repr__`	列印，轉換
`__setitem__`	按照索引賦值
`__getitem__`	按照索引獲取值
`__len__`	獲得長度
`__cmp__`	比較運算
`__call__`	函式呼叫
`__add__`	加運算
`__sub__`	減運算
`__mul__`	乘運算
`__div__`	除運算
`__mod__`	求餘運算
`__pow__`	乘方

當然有些時候我們需要獲取類的相關資訊，我們可以使用如下的方法：

type(obj)：來獲取物件的相應型別；
isinstance(obj, type)：判斷物件是否為指定的 type 型別的例項；
hasattr(obj, attr)：判斷物件是否具有指定屬性/方法；
getattr(obj, attr[, default]) 獲取屬性/方法的值, 要是沒有對應的屬性則返回 default 值（前提是設定了 default），否則會丟擲 AttributeError 異常；
setattr(obj, attr, value)：設定該屬性/方法的值，類似於 obj.attr=value；
dir(obj)：可以獲取相應物件的所有屬性和方法名的列表：

2、方法的訪問控制

其實我們也可以把方法看成是類的屬性的，那麼方法的訪問控制也是跟屬性是一樣的，也是沒有實質上的私有方法。一切都是靠程式設計師自覺遵守 Python 的程式設計規範。

示例如下，具體規則也是跟屬性一樣的，

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User(object):
    def upgrade(self):
        pass

    def _buy_equipment(self):
        pass

    def __pk(self):
        pass複製程式碼

3、方法的裝飾器

@classmethod
呼叫的時候直接使用類名類呼叫，而不是某個物件
@property
可以像訪問屬性一樣呼叫方法

具體的使用看下例項：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('兩點水', 23, 347073565);
    # 列印所有屬性
    print(dir(userInfo))
    # 列印建構函式中的屬性
    print(userInfo.__dict__)
    # 直接使用類名類呼叫，而不是某個物件
    print(UserInfo.lv)
    # 像訪問屬性一樣呼叫方法（注意看get_age是沒有括號的）
    print(userInfo.get_age)複製程式碼

執行的結果：

五、類的繼承

1、定義類的繼承

首先我們來看下類的繼承的基本語法：

class ClassName(BaseClassName):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>複製程式碼

在定義類的時候，可以在括號裡寫繼承的類，一開始也提到過，如果不用繼承類的時候，也要寫繼承 object 類，因為在 Python 中 object 類是一切類的父類。

當然上面的是單繼承，Python 也是支援多繼承的，具體的語法如下：

class ClassName(Base1,Base2,Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>複製程式碼

多繼承有一點需要注意的：若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python 在圓括號中父類的順序，從左至右搜尋，即方法在子類中未找到時，從左到右查詢父類中是否包含方法。

那麼繼承的子類可以幹什麼呢？

繼承的子類的好處：

會繼承父類的屬性和方法
可以自己定義，覆蓋父類的屬性和方法

2、呼叫父類的方法

一個類繼承了父類後，可以直接呼叫父類的方法的，比如下面的例子，UserInfo2 繼承自父類 UserInfo ，可以直接呼叫父類的 get_account 方法。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


class UserInfo2(UserInfo):
    pass


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('兩點水', 23, 347073565);
    print(userInfo2.get_account())複製程式碼

3、父類方法的重寫

當然，也可以重寫父類的方法。

示例：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


class UserInfo2(UserInfo):
    def __init__(self, name, age, account, sex):
        super(UserInfo2, self).__init__(name, age, account)
        self.sex = sex;


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('兩點水', 23, 347073565, '男');
    # 列印所有屬性
    print(dir(userInfo2))
    # 列印建構函式中的屬性
    print(userInfo2.__dict__)
    print(UserInfo2.get_name())複製程式碼

最後列印的結果：

這裡就是重寫了父類的建構函式。

3、子類的型別判斷

對於 class 的繼承關係來說，有些時候我們需要判斷 class 的型別，該怎麼辦呢？

可以使用 isinstance() 函式,

一個例子就能看懂 isinstance() 函式的用法了。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User1(object):
    pass


class User2(User1):
    pass


class User3(User2):
    pass


if __name__ == '__main__':
    user1 = User1()
    user2 = User2()
    user3 = User3()
    # isinstance()就可以告訴我們，一個物件是否是某種型別
    print(isinstance(user3, User2))
    print(isinstance(user3, User1))
    print(isinstance(user3, User3))
    # 基本型別也可以用isinstance()判斷
    print(isinstance('兩點水', str))
    print(isinstance(347073565, int))
    print(isinstance(347073565, str))複製程式碼

輸出的結果如下：

True
True
True
True
True
False複製程式碼

可以看到 isinstance() 不僅可以告訴我們，一個物件是否是某種型別，也可以用於基本型別的判斷。

六、類的多型

多型的概念其實不難理解，它是指對不同型別的變數進行相同的操作，它會根據物件（或類）型別的不同而表現出不同的行為。

事實上，我們經常用到多型的性質，比如：

>>> 1 + 2
3
>>> 'a' + 'b'
'ab'複製程式碼

可以看到，我們對兩個整數進行 + 操作，會返回它們的和，對兩個字元進行相同的 + 操作，會返回拼接後的字串。也就是說，不同型別的物件對同一訊息會作出不同的響應。

看下面的例項，來了解多型：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def printUser(self):
        print('Hello !' + self.name)


class UserVip(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的Vip使用者：' + self.name)


class UserGeneral(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的使用者：' + self.name)


def printUserInfo(user):
    user.printUser()


if __name__ == '__main__':
    userVip = UserVip('兩點水')
    printUserInfo(userVip)
    userGeneral = UserGeneral('水水水')
    printUserInfo(userGeneral)複製程式碼

輸出的結果:

Hello ! 尊敬的Vip使用者：兩點水
Hello ! 尊敬的使用者：水水水複製程式碼

可以看到，userVip 和 userGeneral 是兩個不同的物件，對它們呼叫 printUserInfo 方法，它們會自動呼叫實際型別的 printUser 方法，作出不同的響應。這就是多型的魅力。

要注意喔，有了繼承，才有了多型，也會有不同類的物件對同一訊息會作出不同的相應。

最後，本章的所有程式碼都可以在 github.com/TwoWater/Py… 上面找到，文章的內容和原始檔都放在上面。同步更新到 Gitbooks。

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草根學Python（九）物件導向

前言

目錄

一、物件導向的概念

1、物件導向的兩個基本概念

2、物件導向的三大特性

二、類

1、定義類

2、Python 定義類的歷史遺留問題

三、類的屬性

1、直接在類中定義屬性

2、在建構函式中定義屬性

3、屬性的訪問控制

四、類的方法

1、類專有的方法

2、方法的訪問控制

3、方法的裝飾器

五、類的繼承

1、定義類的繼承

2、呼叫父類的方法

3、父類方法的重寫

3、子類的型別判斷

六、類的多型

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1、直接在類中定義屬性

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1、類專有的方法

2、方法的訪問控制

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