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name
,score
等属性绑上去:
class Student(object):
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
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Animal
、Dog
、Cat
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。
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。