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  • Python学习9

    面向对象编程

    类和实例

    面向对象最重要的概念就是类(Class)和实例(Instance),必须牢记类是抽象的模板,比如Student类,而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”,每个对象都拥有相同的方法,但各自的数据可能不同。

    仍以Student类为例,在Python中,定义类是通过class关键字:

    class Student(object):
        pass
    

    class后面紧接着是类名,即Student,类名通常是大写开头的单词,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的,继承的概念我们后面再讲,通常,如果没有合适的继承类,就使用object类,这是所有类最终都会继承的类。

    定义好了Student类,就可以根据Student类创建出Student的实例,创建实例是通过类名+()实现的:

    >>> bart = Student()
    >>> bart
    <__main__.Student object at 0x10a67a590>
    >>> Student
    <class '__main__.Student'>
    

    可以看到,变量bart指向的就是一个Student的实例,后面的0x10a67a590是内存地址,每个object的地址都不一样,而Student本身则是一个类。

    可以自由地给一个实例变量绑定属性,比如,给实例bart绑定一个name属性:

    >>> bart.name = 'Bart Simpson'
    >>> bart.name
    'Bart Simpson'


    由于类可以起到模板的作用,因此,可以在创建实例的时候,把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法,在创建实例的时候,就把namescore等属性绑上去:
    class Student(object):
    
        def __init__(self, name, score):
            self.name = name
            self.score = score
    
     注意:特殊方法“__init__”前后分别有两个下划线!!!
     
    访问限制
     
    如果要让内部属性不被外部访问,可以把属性的名称前加上两个下划线__,在Python中,实例的变量名如果以__开头,就变成了一个私有变量(private),只有内部可以访问,外部不能访问。
    这样就可以确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态,这样通过访问限制的保护,代码更加健壮。
    如果要获得变量可以给类增加get_这样的方法
    如果要允许外部代码修改变量,可以再给类增加set_这样的方法

    需要注意的是,在Python中,变量名类似__xxx__的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊变量,特殊变量是可以直接访问的,不是private变量,所以,不能用__name____score__这样的变量名。

    有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问” 

    继承和多态

    在OOP程序设计中,当我们定义一个class的时候,可以从某个现有的class继承,新的class称为子类(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。

    继承有什么好处?最大的好处是子类获得了父类的全部功能。

    当子类和父类都存在相同的run()方法时,我们说,子类的run()覆盖了父类的run(),在代码运行的时候,总是会调用子类的run()。这样,我们就获得了继承的另一个好处:多态。

    对于一个变量,我们只需要知道它是Animal类型,无需确切地知道它的子类型,就可以放心地调用run()方法,而具体调用的run()方法是作用在AnimalDogCat还是Tortoise对象上,由运行时该对象的确切类型决定,这就是多态真正的威力:调用方只管调用,不管细节,而当我们新增一种Animal的子类时,只要确保run()方法编写正确,不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则:

    对扩展开放:允许新增Animal子类;

    对修改封闭:不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

    获取对象信息

    使用type()

    判断对象类型使用type函数,基本类型都可以用type判断

    如果一个变量指向函数或其他类,也可以用type判断

    type函数返回的是class对应的类型,如果需要if判断,就需要比较两个变量的type类型是否相同

    如果要判断一个对象是否是函数可以使用types模块中定义的常量

    >>> import types
    >>> def fn():
    ...     pass
    ...
    >>> type(fn)==types.FunctionType
    True
    >>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
    True
    >>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
    True
    >>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
    True
    

    使用isinstance()

    对于class的继承关系来说,使用type()就很不方便。我们要判断class的类型,可以使用isinstance()函数。

     总是优先使用isinstance()判断类型,可以将指定类型及其子类“一网打尽”。

    使用dir()

    如果要获得一个对象的所有属性和方法,可以使用dir()函数,它返回一个包含字符串的list,比如,获得一个str对象的所有属性和方法:

    >>> dir('ABC')
    ['__add__', '__class__',..., '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold',..., 'zfill']

    类似__xxx__的属性和方法在Python中都是有特殊用途的,比如__len__方法返回长度。在Python中,如果你调用len()函数试图获取一个对象的长度,实际上,在len()函数内部,它自动去调用该对象的__len__()方法,所以,下面的代码是等价的:

    >>> len('ABC')
    3
    >>> 'ABC'.__len__()
    3
    

    * 实例属性和类属性

    由于Python是动态语言,根据类创建的实例可以任意绑定属性。

    给实例绑定属性的方法是通过实例变量,或者通过self变量:

    class Student(object):
        def __init__(self, name):
            self.name = name
    
    s = Student('Bob')
    s.score = 90
    

    但是,如果Student类本身需要绑定一个属性呢?可以直接在class中定义属性,这种属性是类属性,归Student类所有:

    class Student(object):
        name = 'Student'
     

    实例属性属于各个实例所有,互不干扰;

    类属性属于类所有,所有实例共享一个属性;

    不要对实例属性和类属性使用相同的名字,否则将产生难以发现的错误。

     
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