Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,正因为如此,在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。
如果你以前没有接触过面向对象的编程语言,那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征,在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念,这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。
接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。
面向对象技术简介
- 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。
- 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(例图,Dog是一个Animal)。
- 实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。
- 方法:类中定义的函数。
- 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。
和其它编程语言相比,Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。
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。
类定义
语法格式如下:
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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。
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。所以如果类定义是这样:
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class MyClass: """一个简单的类实例""" i = 12345 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()) |
实例化类:
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# 实例化类 x = MyClass() # 访问类的属性和方法 |
以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x,x 为空的对象。
执行以上程序输出结果为:
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MyClass 类的属性 i 为: 12345 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),像下面这样:
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def __init__(self): self.data = [] |
类定义了 __init__() 方法的话,类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中,可以这样创建一个新的实例:
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x = MyClass() |
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。例如:
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>>> class Complex: ... def __init__(self, realpart, imagpart): ... self.r = realpart ... self.i = imagpart ... >>> x = Complex(3.0, -4.5) >>> x.r, x.i (3.0, -4.5) |
类的方法
在类地内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,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:
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#类定义 class people: #定义基本属性 name = '' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #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。" %(self.name,self.age)) # 实例化类 p = people('py40',10,30) p.speak() |
执行以上程序输出结果为:
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py40 说: 我 10 岁。 |
继承
Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承,类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:
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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。
BaseClassName(示例中的基类名)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:
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class DerivedClassName(modname.BaseClassName): |
实例
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#类定义 class people: #定义基本属性 name = '' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #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。" %(self.name,self.age)) #单继承示例 class student(people): grade = '' def __init__(self,n,a,w,g): #调用父类的构函 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,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade)) s = student('ken',10,60,3) s.speak() |
执行以上程序输出结果为:
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ken 说: 我 10 岁了,我在读 3 年级 |
多继承
Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:
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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。
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#类定义 class people: #定义基本属性 name = '' age = 0 #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问 __weight = 0 #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。" %(self.name,self.age)) #单继承示例 class student(people): grade = '' def __init__(self,n,a,w,g): #调用父类的构函 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,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade)) #另一个类,多重继承之前的准备 class speaker(): topic = '' name = '' def __init__(self,n,t): self.name = n self.topic = t def speak(self): print("我叫 %s,我是一个演说家,我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic)) #多重继承 class sample(speaker,student): a ='' def __init__(self,n,a,w,g,t): student.__init__(self,n,a,w,g) speaker.__init__(self,n,t) test = sample("Tim",25,80,4,"Python") test.speak() #方法名同,默认调用的是在括号中排前地父类的方法 |
执行以上程序输出结果为:
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我叫 Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是 Python |
方法重写
如果你的父类方法的功能不能满足你的需求,你可以在子类重写你父类的方法,实例如下:
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class Parent: # 定义父类 def myMethod(self): print ('调用父类方法') class Child(Parent): # 定义子类 def myMethod(self): print ('调用子类方法') c = Child() # 子类实例 c.myMethod() # 子类调用重写方法 |
执行以上程序输出结果为:
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调用子类方法 类属性与方法 |
类的私有属性
__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。
类的方法
在类地内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,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
类的私有方法
__private_method:两个下划线开头,声明该方法为私有方法,不能在类地外部调用。在类的内部调用 slef.__private_methods。
实例
类的私有属性实例如下:
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class JustCounter: __secretCount = 0 # 私有变量 publicCount = 0 # 公开变量 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 |
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执行以上程序输出结果为: 1 2 2 Traceback (most recent call last): File "test.py", line 16, in <module> print (counter.__secretCount) # 报错,实例不能访问私有变量 AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount' |
类的私有方法实例如下:
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class Site: def __init__(self, name, url): self.name = name # public self.__url = url # private 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') self.__foo() x = Site('python在线学习', 'www.py40.com') x.who() # 正常输出 x.foo() # 正常输出 x.__foo() # 报错 |
以上实例执行结果:
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C:\Users\Administrator>E:\python\learn\lean001.py name : python在线学习 url : www.py40.com 这是公共方法 这是私有方法 Traceback (most recent call last): File "E:\python\learn\lean001.py", line 20, in <module> x.__foo() # 报错 AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo' |
类的专有方法:
- __init__ : 构造函数,在生成对象时调用
- __del__ : 析构函数,释放对象时使用
- __repr__ : 打印,转换
- __setitem__ : 按照索引赋值
- __getitem__: 按照索引获取值
- __len__: 获得长度
- __cmp__: 比较运算
- __call__: 函数调用
- __add__: 加运算
- __sub__: 减运算
- __mul__: 乘运算
- __div__: 除运算
- __mod__: 求余运算
- __pow__: 称方
运算符重载
Python同样支持运算符重载,我么可以对类的专有方法进行重载,实例如下:
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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) |
以上代码执行结果如下所示:
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Vector(7,8) |
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