Python 学习笔记 10.类(Class)

转载：http://www.xwy2.com/article.asp?id=119

 

定义

Python 的 Class 比较特别，和我们习惯的静态语言类型定义有很大区别。

1. 使用一个名为 __init__ 的方法来完成初始化。
2. 使用一个名为 __del__ 的方法来完成类似析购操作。
3. 所有的实例方法都拥有一个 self 参数来传递当前实例，类似于 this。
4. 可以使用 __class__ 来访问类型成员。

>>>>>> class MyClass:
def __init__(self):
print "initialize."
def Foo(self):
print id(self)


>>>>>> a = MyClass()
initialize.
>>>>>> a.Foo()
14412576
>>>>>> id(a)
14412576

Class 有一些特殊的属性，便于我们获得一些额外的信息。

 

>>>>>> class MyClass(object):
"""This is MyClass's Docoment"""
def __init__(self):
self.i = 1234


>>>>>> MyClass.__doc__ # 类型帮助信息
"This is MyClass's Docoment""This is MyClass's Docoment"
>>>>>> MyClass.__name__ # 类型名称
'MyClass'
>>>>>> MyClass.__module__ # 类型所在模块
'__main__'
>>>>>> MyClass.__bases__ # 类型所继承的基类(Python 支持多继承)
(<type 'object'>,)
>>>>>> MyClass.__dict__ # 类型字典，存储所有类型成员信息
<dictproxy object at 0x00DC1AD0>
>>>>>> #以下是实例拥有的属性
>>>>>> MyClass().__class__ # 实例的类型
<class '__main__.MyClass'>
>>>>>> MyClass().__module__ # 实例类型所在模块
'__main__'
>>>>>> MyClass().__dict__ # 对象字典，存储所有实例成员信息
{'i': 1234}
>>>>>>

 

继承

Python 支持多继承，但有几点需要注意：

1. 基类 __init__ / __del__ 需显示调用。
2. 继承方法的调用和基类声明顺序有关。

>>>>>> class Base1:
def __init__(self):
print "Base1"
def test(self):
print "Base1 test"


>>>>>> class Base2:
def __init__(self):
print "Base2"
def test(self):
print "Base2 test"


>>>>>> class MyClass(Base2,Base1):
def __init__(self):
Base1.__init__(self)
Base2.__init__(self)
print "MyClass"


>>>>>> a = MyClass()
Base1
Base2
MyClass
>>>>>> a.test()
Base2 test
>>>>>> # 下面把 Base1 放在前面
>>>>>> class MyClass(Base1,Base2):
def __init__(self):
Base1.__init__(self)
Base2.__init__(self)
print "MyClass"


>>>>>> a = MyClass()
Base1
Base2
MyClass
>>>>>> a.test()
Base1 test
>>>>>>

成员

Python Class 同样包含类型和实例两种成员。

>>>>>> class Class1:
i = 123 # 类成员
def __init__(self):
self.i = 100 # 实例成员


>>>>>> print Class1.i
123
>>>>>> print Class1().i
100
>>>>>>

有几个很 "特殊" 的 "规则" 需要注意。

(1) 我们可以通过实例引用访问类型成员。因此下面的例子中 self.i 实际指向 Class1.i，直到我们为实例新增了一个成员 i。

 

>>>>>> class Class1:
i = 123
def __init__(self):
print self.i
print hex(id(self.i))


>>>>>> hex(id(Class1.i)) # 显示 Class1.i 的地址
'0xab5860'
>>>>>> a = Class1() # 创建 Class1 实例，我们会发现 self.i 实际指向 Class1.i
123
0xab5860
>>>>>> Class1.__dict__ # 显示 Class1 成员
{'i': 123, '__module__': '__main__', '__doc__': None, '__init__': <function __init__ at 0x012911B0>}
>>>>>> a.__dict__ # 显示实例成员
{}
>>>>>> a.i = 100 # 为实例新增加一个成员i
>>>>>> hex(id(a.i)) # 显示新成员i的地址
'0xab5974'
>>>>>> a.__dict__ # 显示实例成员
{'i': 100}
>>>>>>

(2) 调用类型内部方法，需要省略 self 参数。

 

>>>>>> class Class1:
def __init__(self):
self.__test("Hello Python")
def __test(self, s):
print s


>>>>>> Class1()
Hello Python
<__main__.Class1 instance at 0x00DC3800>
>>>>>>

我们可以在成员名称前添加 "__" 使其成为私有成员。

 

>>>>>> class Class1:
__i = 123
def __init__(self):
self.__x = 0
def __test(self):
print id(self)


>>>>>> Class1.i

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#203>", line 1, in <module>
Class1.i
AttributeError: class Class1 has no attribute 'i'
>>>>>> Class1().__x

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#204>", line 1, in <module>
Class1().__x
AttributeError: Class1 instance has no attribute '__x'
>>>>>> Class1().__test()

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#205>", line 1, in <module>
Class1().__test()
AttributeError: Class1 instance has no attribute '__test'
>>>>>>

事实上这只是一种规则，并不是编译器上的限制。我们依然可以用特殊的语法来访问私有成员。

 

>>>>>> Class1._Class1__i
123
>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a._Class1__x
0
>>>>>> a._Class1__test()
14432256
>>>>>>

除了静态(类型)字段，我们还可以定义静态方法。

 

>>>>>> class Class1:
@staticmethod
def test():
print "In Static method"


>>>>>> Class1.test()
In Static method
>>>>>>

从设计的角度，或许更希望用属性(property)来代替字段(field)。

 

>>>>>> class Class1:
def __init__(self):
self.__i = 1234
def getI(self): return self.__i
def setI(self, value): self.__i = value
def delI(self): del self.__i
I = property(getI, setI, delI, "Property I")


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.I
1234
>>>>>> a.I = 1000
>>>>>> a.I
1000
>>>>>>

如果只是 readonly property，还可以用另外一种方式。

 

>>>>>> class Class1:
def __init__(self):
self.__i = 1234
@property
def I(self):
return self.__i


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.I
1234
>>>>>>

用 __getitem__ 和 __setitem__ 可以实现 C# 索引器的功能。

 

>>>>>> class Class1:
def __init__(self):
self.__x = ["a", "b", "c"]
def __getitem__(self, key):
return self.__x[key]
def __setitem__(self, key, value):
self.__x[key] = value


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a[1]
'b'
>>>>>> a[1] = "xxx"
>>>>>> a[1]
'xxx'
>>>>>>

重载

Python 支持一些特殊方法和运算符重载。

>>>>>> class Class1:
def __init__(self):
self.i = 0
def __str__(self):
return "id=%i"%(id(self))
def __add__(self, other):
return self.i + other.i


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.i = 10
>>>>>> str(a)
'id=19481664'
>>>>>> b = Class1()
>>>>>> b.i = 20
>>>>>> a + b
30
>>>>>>

通过重载 "__eq__"，我们可以改变 "==" 运算符的行为。

 

>>>>>> class Class1:
pass

>>>>>> a = Class1()
>>>>>> b = Class1()
>>>>>> a ==b
False
>>>>>> # 实现操作符__eq__重载
>>>>>> class Class1:
def __eq__(self, other):
return True


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> b = Class1()
>>>>>> a == b
True
>>>>>>

Open Class

这是个有争议的话题。在 Python 中，我们随时可以给类型或对象添加新的成员。

1. 添加字段

>>>>>> class Class1:
pass

>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.x = 10
>>>>>> a.x
10
>>>>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'x']
>>>>>> b = Class1()
>>>>>> dir(b)
['__doc__', '__module__']
>>>>>> del a.x
>>>>>> dir(a)
['__doc__', '__module__']
>>>>>> dir(Class1)
['__doc__', '__module__']
>>>>>> Class1.x = 100
>>>>>> Class1.x
100
>>>>>> dir(Class1)
['__doc__', '__module__', 'x']
>>>>>>

2. 添加方法

>>>>>> class Class1:
pass

>>>>>> def test():
print "test"


>>>>>> def hello(self):
print "hello ",id(self)


>>>>>> Class1.test = test
>>>>>> a = Class1()
>>>>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'test']
>>>>>> b = Class1()
>>>>>> a.hello = hello
>>>>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'hello', 'test']
>>>>>> a.hello()

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#340>", line 1, in <module>
a.hello()
TypeError: hello() takes exactly 1 argument (0 given)
>>>>>> a.hello(a)
hello 19474632
>>>>>> a.hello(b)
hello 19481584
>>>>>> dir(b)
['__doc__', '__module__', 'test']
>>>>>> b.test()

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#344>", line 1, in <module>
b.test()
TypeError: test() takes no arguments (1 given)
>>>>>>

3. 改变现有方法

>>>>>> class Class1:
def test(self):
print "a"


>>>>>> def test(self):
print "b"


>>>>>> Class1.test = test
>>>>>> Class1().test()
b
>>>>>>

另外，有几个内建函数方便我们在运行期进行操作。

>>>>>> hasattr(a, "x")
False
>>>>>> a.x = 10
>>>>>> getattr(a, "x")
10
>>>>>> setattr(a, "b", 1234)
>>>>>> a.b
1234
>>>>>>

Python Open Class 是如何实现的呢？我们看一下下面的代码。

>>> class Class1:
pass

>>> a = Class1()
>>> a.__dict__
{}
>>> a.x = 123
>>> a.__dict__
{'x': 123}
>>> a.test = lambda i: i*10
>>> a.test(1)
10
>>> a.__dict__
{'test': <function <lambda> at 0x012912F0>, 'x': 123}
>>>

原来，Python Class 对象或类型通过内置成员 __dict__ 来存储成员信息。

我们还可以通过重载 __getattr__ 和 __setattr__ 来拦截对成员的访问，需要注意的是 __getattr__ 只有在访问不存在的成员时才会被调用。

>>>>>> class Class1:
def __getattr__(self, name):
print "__getattr__", name
return None
def __setattr__(self, name, value):
print "__setattr__", name, value
self.__dict__[name] = value


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.x
__getattr__ x
>>>>>> a.x = 123
__setattr__ x 123
>>>>>> a.x
123
>>>>>>

如果类型继承自 object，我们可以使用 __getattribute__ 来拦截所有(包括不存在的成员)的获取操作。
注意在 __getattribute__ 中不要使用 "return self.__dict__[name]" 来返回结果，因为在访问 "self.__dict__" 时同样会被 __getattribute__ 拦截，从而造成无限递归形成死循环。

>>>>>> class Class1(object):
def __getattribute__(self, name):
print "__getattribute", name
return object.__getattribute__(self, name)


>>>>>> a = Class1()
>>>>>> a.x
__getattribute x

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#396>", line 1, in <module>
a.x
File "<pyshell#394>", line 4, in __getattribute__
return object.__getattribute__(self, name)
AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'x'
>>>>>> a.x = 123
>>>>>> a.x
__getattribute x
123
>>>>>>