面向对象进阶篇

前言： 本篇将详细介绍Python 类的成员、成员修饰符、类的特殊成员。

类的成员可以分为三大类：字段、方法和属性

注：所有成员中，只有普通字段的内容保存对象中，即：根据此类创建了多少对象，在内存中就有多少个普通字段。而其他的成员，则都是保存在类中，即：无论对象的多少，在内存中只创建一份。

一、字段

　　首先我们来看看字段，先上图：

我们看上面左侧这张图，第二个黄框框里面的字段我们见过的，以前也一直是这么用的，我们叫它普通字段，在使用的时候我们使用 对象名.字段名 的方法就可以调用，那么第一个的黄框框里的静态字段又是怎么一回事呢?我们可以看出，它是一个属于类的变量，并不是只属于一个对象，而是属于一个类，那么静态字段和普通字段在实际意义上有什么区别呢？我们来看旁边的例子。中间的图是我们调用左边类中变量的代码，右边是执行结果，首先普通字段的使用方式和以前一样，而静态字段，我们发现他有两种调用方式：

一、对象名.字段名 二、类名.字段名。从上例中我们可以看出，使用 对象名.字段名 的方法对字段的值进行修改，我们只是修改了该对象的字段内容，并不会影响其他对象及类变量本身，如果使用 类名.字段名 的方式进行修改，则只是修改了该类的字段内容，其他对象不会受到影响。

我们从内存的角度来看这个问题，当我们使用类名.字段名去调用静态变量的时候，这个变量是存在类的内存中的，这个时候各个对象都可以取到类的内存中的变量，但是当我们使用对象名.字段名去修改这个静态变量的时候，我们其实是在对象的内存中又开辟了一块空间去存储这个字段和修改后的值，所以一个对象的字段发生改变，类和其他对象的该字段并不会发生变化。哎呦，总之解决这个问题的最终办法就是始终用 类名.字段名 去使用类中的静态变量就对了！

由上图可是：

• 静态字段在内存中只保存一份
• 普通字段在每个对象中都要保存一份

应用场景： 通过类创建对象时，如果每个对象都具有相同的字段，那么就使用静态字段

class teacher(object):
    #静态字段
    deposit = 10000
    def __init__(self,coursename,salary):
        #普通字段
        self.coursename = coursename
        self.salary = salary

print('*'*20)
math_teacher = teacher('math',8000)
print('math_teacher.salary %s'%math_teacher.salary)
print('math_teacher.deposit %s'%math_teacher.deposit)

english_teacher = teacher('english',9000)
python_teacher = teacher('python',20000)
print('*'*20)
english_teacher.salary += 1000
python_teacher.salary += 2000
print('teacher.deposit %s'%teacher.deposit)
print('english_teacher.salary %s'%english_teacher.salary)
print('python_teacher.salary %s'%python_teacher.salary)
print('*'*20)
english_teacher.deposit += 1000
python_teacher.deposit += 1000
print('teacher.deposit %s'%teacher.deposit)
print('english_teacher.deposit %s'%english_teacher.deposit)
print('python_teacher.deposit %s'%python_teacher.deposit)
print('*'*20)
teacher.deposit += 2000
print('teacher.deposit %s'%teacher.deposit)
print('english_teacher.deposit %s'%english_teacher.deposit)
print('python_teacher.deposit %s'%python_teacher.deposit)

二、方法

方法包括：普通方法、静态方法和类方法，三种方法在内存中都归属于类，区别在于调用方式不同。

• 普通方法：由对象调用；至少一个self参数；执行普通方法时，自动将调用该方法的对象赋值给self；
• 类方法：由类调用； 至少一个cls参数；执行类方法时，自动将调用该方法的类复制给cls；
• 静态方法：由类调用；无默认参数；

我们看上面的两张图，实现的是同样的功能，左图是使用普通方法，右图则使用了类方法和静态方法，我们可以发现，这两个方法中都没有使用到对象本来的属性，这个时候如果还需要再给类进行初始化然后再用 对象名.方法名 的方法去进行调用，就会显得非常繁琐了，这个时候我们就可以使用类变量和静态变量来完成，只要加上@classmethod或@staticmethod修饰符，就可以将普通方法变成类方法或者静态方法。需要注意的是：类方法至少有一个参数，那就是这个类本身，用cls表示。而静态方法不需要传对象也不需要传类参数，就像个普通的函数一样用就对了！这两个方法都是用 类名.方法名来调用，所以自然地也就可以使用 类变量，但是却不能访问对象的变量，原因你懂的，因为他根本就没有接收到对象参数，所以也就找不到对象中的内容啦~

相同点：对于所有的方法而言，均属于类（非对象）中，所以，在内存中也只保存一份。

不同点：方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。

class Province:
    country = "中国"
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    #普通方法，由对象去调用执行（方法属于类）
    def show(self):
        self.name

    @staticmethod
    def f1(arg1,arg2):
        #静态方法,由类调用执行（当方法内不需要对象中封装值得时候，可以讲方法写成静态方法）
        print(arg1,arg2)
    # def f1():
    #     print('123')
    @classmethod
    def f2(cls):
        print(cls)

hn = Province('河南')
一般情况下，自己访问自己的字段
规则：
普通字段只能用字段访问
静态字段用类访问（万不得已的时候可以使用对象访问）

三、属性　　

如果你已经了解Python类中的方法，那么属性就非常简单了，因为Python中的属性其实是普通方法的变种。

对于属性，有以下三个知识点：

• 属性的基本使用
• 属性的两种定义方式

1、属性的基本使用

# ############### 定义 ###############
class Foo:

    def func(self):
        pass

    # 定义属性
    @property
    def prop(self):
        pass
# ############### 调用 ###############
foo_obj = Foo()

foo_obj.func()
foo_obj.prop   #调用属性

由属性的定义和调用要注意一下几点：

• 定义时，在普通方法的基础上添加 @property 装饰器；
• 定义时，属性仅有一个self参数
• 调用时，无需括号
             方法：foo_obj.func()
             属性：foo_obj.prop

注意：属性存在意义是：访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象

        属性由方法变种而来，如果Python中没有属性，方法完全可以代替其功能。

实例：对于主机列表页面，每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上，而是通过分页的功能局部显示，所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据（即：limit m,n），这个分页的功能包括：

• 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n
• 根据m 和 n 去数据库中请求数据

# ############### 定义 ###############
class Pager:
    
    def __init__(self, current_page):
        # 用户当前请求的页码（第一页、第二页...）
        self.current_page = current_page
        # 每页默认显示10条数据
        self.per_items = 10 


    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page - 1) * self.per_items
        return val

    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val

# ############### 调用 ###############

p = Pager(1)
p.start 就是起始值，即：m
p.end   就是结束值，即：n

从上述可见，Python的属性的功能是：属性内部进行一系列的逻辑计算，最终将计算结果返回。

2、属性的两种定义方式

属性的定义有两种方式：

• 装饰器 即：在方法上应用装饰器
• 静态字段 即：在类中定义值为property对象的静态字段

装饰器方式：在类的普通方法上应用@property装饰器

我们知道Python中的类有经典类和新式类，新式类的属性比经典类的属性丰富。（ 如果类继object，那么该类是新式类 ）
经典类，具有一种@property装饰器（如上一步实例）

class teacher(object):

    @property
    def welcome(self):
        return 'welcom to our school '

math_teacher = teacher('math',8000)
result = math_teacher.welcome
print(result)

新式类，具有三种@property装饰器

class Pager:
    def __init__(self,all_count):
        self.all_count = all_count
    @property
    def all_pager(self):
        a1,a2 = divmod(self.all_count,10)
        if a2 == 0:
            return a1
        else:
            return a1 + 1
    @all_pager.setter
    def all_pager(self,value):
        self.value = value
        # print(value)
        # self.value = 10
        # print(value)
    @all_pager.deleter
    def all_pager(self):
        #del self.all_count
        del self.all_count
        print('del all_pager')

注：经典类中的属性只有一种访问方式，其对应被 @property 修饰的方法
      新式类中的属性有三种访问方式，并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法

由于新式类中具有三种访问方式，我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Pager:
    def __init__(self,all_count):
        self.all_count = all_count
    @property
    def all_pager(self):
        a1,a2 = divmod(self.all_count,10)
        if a2 == 0:
            return a1
        else:
            return a1 + 1
    @all_pager.setter
    def all_pager(self,value):
        self.value = value
        # print(value)
        # self.value = 10
        # print(value)
    @all_pager.deleter
    def all_pager(self):
        #del self.all_count
        del self.all_count
        print('del all_pager')

p = Pager(101) #字段
ret = p.all_pager #获取页数
p.all_pager = 123 #获取每页的数量
del p.all_pager #删除页面初始数量

静态字段方式，创建值为property对象的静态字段

当使用静态字段的方式创建属性时，经典类和新式类无区别

class Pager:
    def __init__(self,all_count):
        self.all_count = all_count

    def f1(self):
        return 123

    def f2(self,value):
        self.value = value
        pass

    def f3(self):
        del self.all_count
        pass

    foo = property(fget=f1,fset=f2,fdel=f3)

p = Pager(101)

result = p.foo
print(result)
p.foo = 'alex'
print(p.value,p.all_count)
del p.foo
print(p.all_count)

property的构造方法中有个四个参数

• 第一个参数是方法名，调用 对象.属性 时自动触发执行方法
• 第二个参数是方法名，调用 对象.属性 ＝ XXX 时自动触发执行方法
• 第三个参数是方法名，调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法
• 第四个参数是字符串，调用 对象.属性.__doc__ ，此参数是该属性的描述信息

class Foo：

    def get_bar(self):
        return 'jason'

    # *必须两个参数
    def set_bar(self, value): 
        return return 'set value' + value

    def del_bar(self):
        return 'jason'

    BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...')

obj = Foo()

obj.BAR              # 自动调用第一个参数中定义的方法：get_bar
obj.BAR = "alex"     # 自动调用第二个参数中定义的方法：set_bar方法，并将“alex”当作参数传入
del Foo.BAR          # 自动调用第三个参数中定义的方法：del_bar方法
obj.BAE.__doc__      # 自动获取第四个参数中设置的值：description...

由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式，我们可以根据他们几个属性的访问特点，分别将三个方法定义为对同一个属性：获取、修改、删除

class Goods(object):

    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    def set_price(self, value):
        self.original_price = value

    def del_price(self, value):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...')

obj = Goods()
obj.PRICE         # 获取商品价格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原价
del obj.PRICE     # 删除商品原价

注意：Python WEB框架 Django 的视图中 request.POST 就是使用的静态字段的方式创建的属性

class WSGIRequest(http.HttpRequest):
    def __init__(self, environ):
        script_name = get_script_name(environ)
        path_info = get_path_info(environ)
        if not path_info:
            # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing
            # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to
            # operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force
            # the path like this, but should be harmless.
            path_info = '/'
        self.environ = environ
        self.path_info = path_info
        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'), path_info.lstrip('/'))
        self.META = environ
        self.META['PATH_INFO'] = path_info
        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name
        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()
        _, content_params = cgi.parse_header(environ.get('CONTENT_TYPE', ''))
        if 'charset' in content_params:
            try:
                codecs.lookup(content_params['charset'])
            except LookupError:
                pass
            else:
                self.encoding = content_params['charset']
        self._post_parse_error = False
        try:
            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))
        except (ValueError, TypeError):
            content_length = 0
        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'], content_length)
        self._read_started = False
        self.resolver_match = None

    def _get_scheme(self):
        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

    def _get_request(self):
        warnings.warn('`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or '
                      '`request.POST` instead.', RemovedInDjango19Warning, 2)
        if not hasattr(self, '_request'):
            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)
        return self._request

    @cached_property
    def GET(self):
        # The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.
        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING', '')
        return http.QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)
    
    # ############### 看这里看这里  ###############
    def _get_post(self):
        if not hasattr(self, '_post'):
            self._load_post_and_files()
        return self._post

    # ############### 看这里看这里  ###############
    def _set_post(self, post):
        self._post = post

    @cached_property
    def COOKIES(self):
        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE', '')
        return http.parse_cookie(raw_cookie)

    def _get_files(self):
        if not hasattr(self, '_files'):
            self._load_post_and_files()
        return self._files

    # ############### 看这里看这里  ###############
    POST = property(_get_post, _set_post)
    
    FILES = property(_get_files)
    REQUEST = property(_get_request)

所以，定义属性共有两种方式，分别是【装饰器】和【静态字段】，而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。

四、类成员的修饰符

类的所有成员在上一步骤中已经做了详细的介绍，对于每一个类的成员而言都有两种形式：

• 公有成员，在任何地方都能访问
• 私有成员，只有在类的内部才能方法

私有成员和公有成员的定义不同：私有成员命名时，前两个字符是下划线。（特殊成员除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C:
 
    def __init__(self):
        self.name = '公有字段'
        self.__foo = "私有字段"

私有成员和公有成员的访问限制不同：

静态字段

• 公有静态字段：类可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
• 私有静态字段：仅类内部可以访问；

class Foo:
    value = "公有静态字段"
    __cc = 123 (私有静态字段）
    def __init__(self,name):
        # self.name = name#公共字段
        self.__name = name#私有字段，内部函数可调用，外部不可调用
    def f1(self):
        print(self.__name)
    # def f3(self):
    #     print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def f3():
        print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def __f4():##私有方法，只能类成员本身自己内部成员调用
        print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def inner():
        Foo.__f4()
        # print(aa)

    def __f6(self):
        print('__f6')

    def inner1(self):
       self.__f6()

    @staticmethod
    def __f5():
        print('__f5')
        print(Foo.__f5())

class Bar(Foo):

    def f2(self):
        print(self.name)


Foo.name #类访问
obj1 = Bar('alex')
obj1.f1() #类内部可以访问
obj1.f2()#派生类可以访问

class Foo:
    __cc = 123 ##私有静态字段
    def __init__(self,name):
        # self.name = name#公共字段
        self.name = name#私有字段，内部函数可调用，外部不可调用
    def f1(self):
        print(self.name)
    # def static(self):
    #     print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def f3():
        print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def __f4():##私有方法，只能类成员本身自己内部成员调用
        print(Foo.__cc)
    @staticmethod
    def inner():
        Foo.__f4()
        # print(aa)

    def __f6(self):
        print('__f6')

    def inner1(self):
       self.__f6()

    @staticmethod
    def __f5():
        print('__f5')
        print(Foo.__f5())


class Bar(Foo):

    def f2(self):
        print(Foo.__cc)
    # def f6(self):

Foo.__cc                  # 类访问            ==> 错误
obj1 = Bar('alex')      # 类内部可以访问     ==> 正确
obj1.f2()                    # 派生类中可以访问   ==> 错误

普通字段

• 公有普通字段：对象可以访问；类内部可以访问；派生类中可以访问
• 私有普通字段：仅类内部可以访问；

ps：如果想要强制访问私有字段，可以通过 【对象._类名__私有字段明 】访问（如：obj._C__foo），不建议强制访问私有成员。

class C:
    
    def __init__(self):
        self.foo = "公有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　类内部访问

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生类中访问

obj = C()

obj.foo     # 通过对象访问
obj.func()  # 类内部访问

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生类中访问

class C:
    
    def __init__(self):
        self.__foo = "私有字段"

    def func(self):
        print self.foo 　#　类内部访问

class D(C):
    
    def show(self):
        print self.foo　＃　派生类中访问

obj = C()

obj.__foo     # 通过对象访问    ==> 错误
obj.func()  # 类内部访问        ==> 正确

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生类中访问  ==> 错误

方法、属性的访问于上述方式相似，即：私有成员只能在类内部使用

ps：非要访问私有属性的话，可以通过 对象._类__属性名

五、类的特殊成员

上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符，从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员，并且成员名前如果有两个下划线，则表示该成员是私有成员，私有成员只能由类内部调用。无论人或事物往往都有不按套路出牌的情况，Python的类成员也是如此，存在着一些具有特殊含义的成员，详情如下：

1. __doc__

　　表示类的描述信息

class Foo:
    """ 描述类信息，介绍类内容 """

    def func(self):
        pass

print Foo.__doc__
#输出：类的描述信息

2. __module__ 和  __class__ 

　　__module__ 表示当前操作的对象在那个模块

　　__class__     表示当前操作的对象的类是什么

class C:
    def __init__(self):
        self.name = 'jason'

from lib.test import C

obj = C()
print(obj.__module__) #输出lib.test 即输出模块
print(obj.__class__)    #输出<class 'lib.test.C'>，即:输出类

3. __init__

　　构造方法，通过类创建对象时，自动触发执行。

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18


obj = Foo('jason') # 自动执行类中的 __init__ 方法

4. __del__

　　析构方法，当对象在内存中被释放时，自动触发执行。

注：此方法一般无须定义，因为Python是一门高级语言，程序员在使用时无需关心内存的分配和释放，因为此工作都是交给Python解释器来执行，所以，析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。

5. __call__

　　对象后面加括号，触发执行。

注：构造方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名() ；而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的，即：对象() 或者 类()()

class Foo:

    def __init__(self):
        pass
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print '__call__'


obj = Foo() # 执行 __init__
obj()       # 执行 __call__

6. __dict__

　　类或对象中的所有成员

上文中我们知道：类的普通字段属于对象；类中的静态字段和方法等属于类，即

class teacher(object):

    @property
    def welcome(self):
        return 'welcom to our school '
    #静态字段
    deposit = 10000
    def __init__(self,coursename,salary):
        #普通字段
        self.coursename = coursename
        self.salary = salary
    def have_course(self):
        self.salary += 200
        print('teacher.deposit %s'%self.salary)
    @staticmethod
    def have_conference(name):
        print('have conference %s'%name)
    @classmethod
    def teach(cls):
        print(cls)


math_teacher = teacher('math',8000)
result = math_teacher.welcome
print(result)
# 获取类的成员，即：静态字段、方法、
print(teacher.__dict__)
{'__module__': '__main__', 'welcome': <property object at 0x102224098>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'teacher' objects>, '__doc__': None, '__init__': <function teacher.__init__ at 0x10227c7b8>, 'have_course': <function teacher.have_course at 0x10227c840>, 'deposit': 10000, 'have_conference': <staticmethod object at 0x102287198>, 'teach': <classmethod object at 0x1022871d0>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'teacher' objects>}
#获取对象math_teacher的成员
print(math_teacher.__dict__)
{'salary': 8000, 'coursename': 'math'}

7. __str__

　　如果一个类中定义了__str__方法，那么在打印 对象 时，默认输出该方法的返回值。

class Foo:
    def __str__(self):
        return 'Jason'

obj = Foo()
print(obj)
#输出
Jason

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__（__getslice__、__setslice__、__delslice__）python3将slice归纳到__(get|set|del)item__中

用于索引操作，如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据

class Foo:
    #构造方法
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
        pass
    ##析构方法
    def __del__(self):
        pass
    def __call__(self):
        print('call')
    def __str__(self):
        return "%s - %d"%(self.name,self.age)
    def __getitem__(self, item):
        print(type(item),item)
        # print(item.start,item.stop,item.step)
        return 123
    def __setitem__(self, key, value):
        # print(key.start,key.stop,key.step)
        print(type(key),type(value))
        print('setitem')
    def __delitem__(self, key):
        # print(key.start,key.stop,key.step)
        print(type(key))
        print('del item')


obj = Foo('jason',22)
obj()#对象执行call
print(obj)
Foo('jason',22)()
ret = str(obj)##调用对象的__str__方法
print(ret)
#获取对象中封装的数据
ret1 = obj.__dict__
print(ret1)
print(Foo.__dict__)

ret3 = obj['ad'] # 自动触发执行 __getitem__
print(ret3)#123
obj['k1'] = 111  # 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']      # 自动触发执行 __delitem__

ret2 = obj[1:4:2]  # 自动触发执行 __getitem__
obj[1:4] = [11,22,33,44] # 自动触发执行 __setitem__
del obj[1:4]                   # 自动触发执行 __delitem__

9. __iter__ 

用于迭代器，之所以列表、字典、元组可以进行for循环，是因为类型内部定义了 __iter__ 

class Foo:
    # def __iter__(self):
    #     yield 1
    #     yield 2
    def __iter__(self):
        return iter([11,22,33,])

obj = Foo()
for item in obj:
    print(item) #可以遍历对象

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

class Foo(object):

    def __init__(self, sq):
        self.sq = sq

    def __iter__(self):
        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

以上步骤可以看出，for循环迭代的其实是  iter([11,22,33,44]) ，所以执行流程可以变更为：

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

obj = iter([11,22,33,44])

while True:
    val = obj.next()
    print val