尽管网上有许多关于Python面向对像的编程介绍,小编我看完后总觉得不是很满意,也不过瘾,所以决定自己亲自动手写篇文章,帮你理解Python面向对象的编程的基本概念和核心思想。本文内含很多实例代码,以帮助新手更好理解。如果你在学习基于Python的Django Web开发框架,本文也会对你非常有帮助,因为Django编程就是采用面向对象的编程。 类(Class)与对象(Object) 类(Class)是用来描述具有相同属性(Attribute)和方法(Method)对象的集合。对象(Object)是类(Class)的具体实例。比如学生都有名字和分数,他们有着共同的属性。这时我们就可以设计一个学生类, 用于记录学生的名字和分数,并自定义方法打印出他们的名字和方法。
要创建一个类我们需要使用关键词class. 这个学生类Student看上去应该是这样的: # 创建一个学生类 class Student: # 定义学生属性,初始化方法 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score # 定义打印学生信息的方法 def show(self): print('Name: {}. Score: {}'.format(self.name, self.score)) 在这个案例中,我们只定义了一个抽象的类,电脑并没有创建什么存储空间。只有当我们完成类的实例化(Instance)时,电脑才会创建一个具体的对象(Object),并为之分配存储空间。所以对象(Object)是类(Class)的一个实例。 要创建一个具体的学生对象(Object),我们还需要输入: student1 = Student('John', 100) 在这个案例中,Student是类,student1和student2是我们创建的具体的学生对象。当我们输入上述代码时,Python会自动调用默认的__init__初始构造函数来生成具体的对象。关键字self是个非常重要的参数,代表创建的对象本身。 当你创建具体的对象后,你可以直接通过student1.name和student1.score来分别获取学生的名字和分数,也可以通过student1.show()来直接打印学生的名字和分数。 类变量(class variables)与实例变量(instance variables) 假设我们需要在Student类里增加一个计数器number,每当一个新的学生对象(Object)被创建时,这个计数器就自动加1。由于这个计数器不属于某个具体学生,而属于Student类的,所以被称为类变量(class variables)。而姓名和分数属于每个学生对象的,所以属于实例变量(instance variables),也被称为对象变量(object variables)。 这个新Student类看上去应该是这样的: # 创建一个学生类 class Student: # number属于类变量,定义在方法外,不属于具体实例 number = 0 # 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量,定义在方法里 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score # 此处有错误 number = number + 1 # 定义打印学生信息的方法 def show(self): print('Name: {}. Score: {}'.format(self.name, self.score)) 类变量和实例变量的区别很大,访问方式也也不一样。
注意到上述Student类有个错误没? 我们试图直接使用number = number + 1调用属于类的变量number。正确的方式是使用Student.number或self.__class__.number访问属于类的变量。下面的代码才是正确的: # 创建一个学生类 类方法(Class method) 正如同有些变量只属于类,有些方法也只属于类,不属于具体的对象。你有没有注意到属于对象的方法里面都有一个self参数, 比如__init__(self), show(self)? self是指对象本身。属于类的方法不使用self参数, 而使用参数cls,代表类本身。另外习惯上对类方法我们会加上@classmethod的修饰符做说明。 同样拿Student为例子,我们不用print函数打印出已创建学生对象的数量,而是自定义一个类方法来打印,我们可以这么做: class Student: # number属于类变量,不属于某个具体的学生实例 number = 0 # 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score Student.number = Student.number + 1 # 定义打印学生信息的方法 def show(self): print('Name: {}. Score: {}'.format(self.name, self.score)) # 定义类方法,打印学生的数量 @classmethod def total(cls): print('Total: {0}'.format(cls.number)) # 实例化,创建对象 student1 = Student('John', 100) student2 = Student('Lucy', 99) Student.total() # 打印 Total: 2 类的私有属性(private attribute)和私有方法(private method) 类里面的私有属性和私有方法以双下划线__开头。私有属性或方法不能在类的外部被使用或直接访问。我们同样看看学生类这个例子,把分数score变为私有属性,看看会发生什么。 # 创建一个学生类 如果你将score变成__score, 你将不能直接通过student1.__score获取该学生的分数。show()可以正常显示分数,是因为它是类里面的函数,可以访问私有变量。 私有方法是同样的道理。当我们把show()变成,__show()你将不能再通过student1.__show()打印出学生的名字和分数。值得注意的是私有方法必需含有self这个参数,且把它作为第一个参数。 在面向对象的编程中,通常情况下很少让外部类直接访问类内部的属性和方法,而是向外部类提供一些按钮,对其内部的成员进行访问,以保证程序的安全性,这就是封装。 @property的用法与神奇之处 在上述案例中用户不能用student1.__score方式访问学生分数,然而用户也就知道了__score是个私有变量。我们有没有一种方法让用户通过student1.score来访问学生分数而继续保持__score私有变量的属性呢?这时我们就可以借助python的@property装饰器了。我们可以先定义一个方法score(), 然后利用@property把这个函数伪装成属性。见下面例子: # 创建一个学生类 class Student: # 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量, 其中score属于私有变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.__score = score # 利用property装饰器把函数伪装成属性 @property def score(self): print('Name: {}. Score: {}'.format(self.name, self.__score)) # 实例化,创建对象 student1 = Student('John', 100) student1.score # 打印 Name: John. Score: 100 注意: 一旦给函数加上一个装饰器@property,调用函数的时候不用加括号就可以直接调用函数了 类的继承(Inheritance) 面向对象的编程带来的最大好处之一就是代码的重用,实现这种重用的方法之一是通过继承(Inheritance)。你可以先定义一个基类(Base class)或父类(Parent class),再按通过class 子类名(父类名)来创建子类(Child class)。这样子类就可以从父类那里获得其已有的属性与方法,这种现象叫做类的继承。 我们再看另一个例子,老师和学生同属学校成员,都有姓名和年龄的属性,然而老师有工资这个专有属性,学生有分数这个专有属性。这时我们就可以定义1一个学校成员父类,2个子类。 # 创建父类学校成员SchoolMember 上述代码中,你注意到以下几点了吗?
实际Python编程过程中,一个子类可以继承多个父类,原理是一样的。第一步总是要手动调用__init__构造函数。 super()关键字调用父类方法 在子类当中可以通过使用super关键字来直接调用父类的中相应的方法,简化代码。在下面例子中,学生子类调用了父类的tell()方法。super().tell()等同于SchoolMember.tell(self)。当你使用Python super()关键字调用父类方法时时,注意去掉括号里self这个参数。 # 创建子类学生Student
class Student(SchoolMember): def __init__(self, name, age, score): SchoolMember.__init__(self, name, age) self.score = score def tell(self): super().tell() # 等同于 SchoolMember.tell(self) print('score: {}'.format(self.score)) |
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