Python風格總結：面向對象

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。
方法：類中定義的函數。
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。類變量通常不作爲單個實例變量使用。（等同於C++中的static變量）
數據成員：類變量或者實例變量用於處理類及其實例對象的相關的數據。
方法重寫：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），也稱爲方法的重寫。
局部變量：定義在方法中的變量，只作用於當前實例的類。
實例變量：在類的聲明中，屬性是用變量來表示的，這種變量就稱爲實例變量，實例變量就是一個用 self 修飾的變量。
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爲一個基類對象對待。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）"關係（例圖，Dog是一個Animal）。
實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
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（static屬性）和實例變量（self.屬性））和方法。

類定義

語法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

類實例化後，可以使用其屬性，實際上，創建一個類之後，可以通過類名訪問其屬性。

類對象

類對象支持兩種操作：屬性引用和實例化。

屬性引用使用和 Python 中所有的屬性引用一樣的標準語法：obj.name。

類對象創建後，類命名空間中所有的命名都是有效屬性名。所以如果類定義是這樣:

#!/usr/bin/python3

class MyClass:
    """一個簡單的類實例"""
    i = 12345

    def f(self):
        return 'hello world'


# 實例化類
x = MyClass()

# 訪問類的屬性和方法
print("MyClass 類的屬性 i 爲：", x.i)
print("MyClass 類的方法 f 輸出爲：", x.f())

結果輸出：

MyClass 類的屬性 i 爲： 12345
MyClass 類的方法 f 輸出爲： hello world

構造方法

類有一個名爲 __init__() 的特殊方法（構造方法），該方法在類實例化時會自動調用，像下面這樣：

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

類定義了 __init__() 方法，類的實例化操作會自動調用 __init__() 方法。如下實例化類 MyClass，對應的 __init__() 方法就會被調用:

x = MyClass()

當然， __init__() 方法可以有參數，參數通過 __init__() 傳遞到類的實例化操作上。例如:

#!/usr/bin/python3
 
class Complex:
    def __init__(self, realpart, imagpart):
        self.r = realpart
        self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i)   # 輸出結果：3.0 -4.5

self代表類的實例，而非類

類的方法與普通的函數只有一個特別的區別——它們必須有一個額外的第一個參數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

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

結果輸出：

<__main__.Test object at 0x000000000218FC48>
<class '__main__.Test'>

從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的實例，代表當前對象的地址，而 self.class 則指向類。

self 不是 python 關鍵字，我們把他換成 runoob 也是可以正常執行的:

class Test:
    def prt(runoob):
        print(runoob)
        print(runoob.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

結果輸出：

<__main__.Test object at 0x000000000276FC88>
<class '__main__.Test'>

類的方法

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 self, 且爲第一個參數，self 代表的是類的實例。

#!/usr/bin/python3

# 類定義
class people:
    ''' 定義基本屬性'''
    name = ''
    age = 0
    # 定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0

    # 定義構造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w

    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" % (self.name, self.age))


# 實例化類
p = people('runoob', 10, 30)
p.speak()

結果輸出：

runoob 說: 我 10 歲。

繼承

Python 同樣支持類的繼承，如果一種語言不支持繼承，類就沒有什麼意義。派生類的定義如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

BaseClassName（示例中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內。除了類，還可以用表達式，基類定義在另一個模塊中時這一點非常有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

單例繼承

student繼承了people的name、age、weight，單獨設置了grade

#!/usr/bin/python3

# 類定義
class people:
    # 定義基本屬性
    name = ''
    age = 0
    # 定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0

    # 定義構造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w

    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" % (self.name, self.age))


# 單繼承示例
class student(people):
    grade = ''

    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 調用父類的構函
        people.__init__(self, n, a, w)
        self.grade = g

    # 覆寫父類的方法
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級" % (self.name, self.age, self.grade))


s = student('ken', 10, 60, 3)
s.speak()

結果輸出：

ken 說: 我 10 歲了，我在讀 3 年級

多繼承

Python同樣有限的支持多繼承形式。多繼承的類定義形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

需要注意圓括號中父類的順序，若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索即方法在子類中未找到時，從左到右查找父類中是否包含方法。

#!/usr/bin/python3

# 類定義
class people:
    # 定義基本屬性
    name = ''
    age = 0
    # 定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0

    # 定義構造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w

    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" % (self.name, self.age))


# 單繼承示例
class student(people):
    grade = ''

    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 調用父類的構函
        people.__init__(self, n, a, w)
        self.grade = g

    # 覆寫父類的方法
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級" % (self.name, self.age, self.grade))


# 另一個類，多重繼承之前的準備
class speaker():
    topic = ''
    name = ''

    def __init__(self, n, t):
        self.name = n
        self.topic = t

    def speak(self):
        print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s" % (self.name, self.topic))


# 多重繼承
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，默認調用的是在括號中排前地父類的方法

結果輸出：

我叫 Tim，我是一個演說家，我演講的主題是 Python

方法重寫

如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法，實例如下：

#!/usr/bin/python3

class Parent:  # 定義父類
    def myMethod(self):
        print('調用父類方法')


class Child(Parent):  # 定義子類
    def myMethod(self):
        print('調用子類方法')


c = Child()  # 子類實例
c.myMethod()  # 子類調用重寫方法
super(Child, c).myMethod()  # 用子類對象調用父類已被覆蓋的方法

super() 函數是用於調用父類(超類)的一個方法。（java、C++裏直接強制轉換成父類，不是更易理解嗎？誰的類，調用誰的函數）

super 是用來解決多重繼承問題的，直接用類名調用父類方法在使用單繼承的時候沒問題，但是如果使用多繼承，會涉及到查找順序（MRO）、重複調用（鑽石繼承）等種種問題。

結果輸出：

調用子類方法
調用父類方法

類屬性與方法

類的私有屬性

__private_attrs：兩個下劃線開頭，聲明該屬性爲私有，不能在類的外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。

類的方法

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 self，且爲第一個參數，self 代表的是類的實例。

self 的名字並不是規定死的，也可以使用 this，但是最好還是按照約定是用 self。

類的私有方法

__private_method：兩個下劃線開頭，聲明該方法爲私有方法，只能在類的內部調用，不能在類的外部調用。self.__private_methods。

實例

類的私有屬性實例如下

#!/usr/bin/python3

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有變量
    publicCount = 0  # 公開變量

    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print(self.__secretCount)


counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print(counter.publicCount)
print(counter.__secretCount)  # 報錯，實例不能訪問私有變量

比較討厭下劃線命名變量。主要還是Python沒有public protected private的標示位。

結果輸出：

1
2
2
Traceback (most recent call last):

類的私有方法實例如下：

#!/usr/bin/python3

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('這是私有方法')

    def foo(self):  # 公共方法
        print('這是公共方法')
        self.__foo()


x = Site('菜鳥教程', 'www.runoob.com')
x.who()  # 正常輸出
x.foo()  # 正常輸出
x.__foo()  # 報錯

結果輸出：

name : 菜鳥教程
url : www.runoob.com
這是公共方法
這是私有方法
Traceback (most recent call last):

__init__ : 構造函數，在生成對象時調用
__del__ : 析構函數，釋放對象時使用
__repr__ : 打印，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__: 函數調用
__add__: 加運算
__sub__: 減運算
__mul__: 乘運算
__truediv__: 除運算
__mod__: 求餘運算
__pow__: 乘方

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，我們可以對類的專有方法進行重載，實例如下：

#!/usr/bin/python3

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)

結果輸出：

Vector (7, 8)

Python風格總結：面向對象

面向對象技術簡介

類定義

類對象

構造方法

self代表類的實例，而非類

類的方法

繼承

單例繼承

多繼承

方法重寫

類屬性與方法

類的私有屬性

類的方法

類的私有方法

實例

運算符重載

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