Python入门篇之面向对象

2024-04-07 11:27:05 196

面向对象设计与面向对象编程的关系

面向对象设计（OOD）不会特别要求面向对象编程语言。事实上，OOD可以由纯结构化语言来实现，比如C，但如果想要构造具备对象性质和特点的数据类型，就需要在程序上作更多的努力。当一门语言内建OO特性，OO编程开发就会更加方便高效。另一方面，一门面向对象的语言不一定会强制你写OO方面的程序。例如C++可以被认为“更好的C”；而Java，则要求万物皆类，此外还规定，一个源文件对应一个类定义。然而，在Python中，类和OOP都不是日常编程所必需的。尽管它从一开始设计就是面向对象的，并且结构上支持OOP，但Python没有限定或要求你在你的应用中写OO的代码。OOP是一门强大的工具，不管你是准备进入，学习，过渡，或是转向OOP，都可以任意支配。考虑用OOD来工作的一个最重要的原因，在于它直接提供建模和解决现实世界问题和情形的途径。

类

类是一种数据结构，我们可以用它来定义对象，后者把数据值和行为特性融合在一起。类是现实世界的抽象的实体以编程形式出现。实例是这些对象的具体化。可以类比一下，类是蓝图或者模型，用来产生真实的物体（实例）。类还可以派生出相似但有差异的子类。编程中类的概念就应用了很多这样的特征。在Python中，类声明与函数声明很相似，头一行用一个相应的关键字，接下来是一个作为它的定义的代码体，如下所示：


deffunctionName(args):

   'functiondocumentationstring' #函数文档字符串

    function_suite #函数体

classClassName(object):

   'classdocumentationstring' #类文档字符串

    class_suite  #类体

二者都允许你在他们的声明中创建函数，闭包或者内部函数（即函数内的函数），还有在类中定义的方法。最大的不同在于你运行函数，而类会创建一个对象。类就像一个Python容器类型。尽管类是对象（在Python中，一切皆对象），但正被定义时，它们还不是对象的实现。

创建类

Python类使用class关键字来创建。简单的类的声明可以是关键字后紧跟类名：


classClassName(bases):

   'classdocumentationstring'#'类文档字符串'

   class_suite#类体

基类是一个或多个用于继承的父类的集合；类体由所有声明语句，类成员定义，数据属性和函数组成。类通常在一个模块的顶层进行定义，以便类实例能够在类所定义

的源代码文件中的任何地方被创建。

声明与定义
对于Python函数来说，声明与定义类没什么区别，因为他们是同时进行的，定义（类体）紧跟在声明（含class关键字的头行[headerline])和可选的文档字符串后面。同时，所有的方法也必须同时被定义。如果对OOP很熟悉，请注意Python并不支持纯虚函数（像C++）或者抽象方法（如在JAVA中），这些都强制程序员在子类中定义方法。作为替代方法，你可以简单地在基类方法中引发NotImplementedError异常，这样可以获得类似的效果。

类属性

属性就是属于另一个对象的数据或者函数元素,可以通过我们熟悉的句点属性标识法来访问。一些Python类型比如复数有数据属性（实部和虚部），而另外一些，像列表和字典，拥有方法（函数属性）。

有关属性的一个有趣的地方是，当你正访问一个属性时，它同时也是一个对象，拥有它自己的属性，可以访问，这导致了一个属性链，比如，myThing,subThing,subSubThing.等等

类的数据属性

数据属性仅仅是所定义的类的变量。它们可以像任何其它变量一样在类创建后被使用，并且，要么是由类中的方法来更新，要么是在主程序其它什么地方被更新。
这种属性已为OO程序员所熟悉，即静态变量，或者是静态数据。它们表示这些数据是与它们所属的类对象绑定的，不依赖于任何类实例。如果你是一位Java或C++程序员，这种类型的数据相当于在一个变量声明前加上static关键字。静态成员通常仅用来跟踪与类相关的值。

看下面的例子，使用类数据属性(foo):


>>>classc(object):

   foo=100

>>>printc.foo

100

>>>c.foo+=1

>>>c.foo

101

方法


>>>classMyClass(object):

       defmyNoActionMethod(self):

       pass

>>>mc=MyClass()

>>>mc.myNoActionMethod()

任何像函数一样对myNoActionMethod自身的调用都将失败：


>>>myNoActionMethod()Traceback(innermostlast):

File"<stdin>",line1,in?

myNoActionMethod()NameError:myNoActionMethod

甚至由类对象调用此方法也失败了。


>>>MyClass.myNoActionMethod()Traceback(innermostlast):

File"<stdin>",line1,in?

MyClass.myNoActionMethod()

TypeError:unboundmethodmustbecalledwithclass

instance1stargument

绑定（绑定及非绑定方法）
为与OOP惯例保持一致，Python严格要求，没有实例，方法是不能被调用的。这种限制即Python所描述的绑定概念(binding)，在此，方法必须绑定（到一个实例）才能直接被调用。非绑定的方法可能可以被调用，但实例对象一定要明确给出，才能确保调用成功。然而，不管是否绑定，方法都是它所在的类的固有属性，即使它们几乎总是通过实例来调用的。

决定类的属性

要知道一个类有哪些属性，有两种方法。最简单的是使用dir()内建函数。另外是通过访问类的字典属性__dict__，这是所有类都具备的特殊属性之一。

看一下下面的例子：


>>>classmyclass(object):

   'myclassclassdefinition'#类定义

   myVersion='1.1'         #静态数据

   defshowVesion(self):     #方法

       printmyclass.myVersion

       

>>>dir(myclass)

运行结果：


['__class__','__delattr__','__dict__','__doc__','__format__','__getattribute__','__hash__','__init__','__module__','__new__','__reduce__','__reduce_ex__','__repr__','__setattr__','__sizeof__','__str__','__subclasshook__','__weakref__','myVersion','showVesion']

使用：


>>>myclass.__dict__

dict_proxy({'__module__':'__main__','showVesion':<functionshowVesionat0x0134C9B0>,'__dict__':<attribute'__dict__'of'myclass'objects>,'myVersion':'1.1','__weakref__':<attribute'__weakref__'of'myclass'objects>,'__doc__':'myclassclassdefinition'})

从上面可以看到，dir()返回的仅是对象的属性的一个名字列表，而__dict__返回的是一个字典，它的键(keys)是属性名，键值(values)是相应的属性对象的数据值。
结果还显示了MyClass类中两个熟悉的属性，showMyVersion和myVersion，以及一些新的属性。这些属性，__doc__及__module__，是所有类都具备的特殊类属性(另外还有__dict__)。。内建的vars()函数接受类对象作为参数，返回类的__dict__属性的内容。

特殊的类属性

对任何类Ｃ，表显示了类Ｃ的所有特殊属性：
C.__name__ 类Ｃ的名字（字符串）
C.__doc__ 类Ｃ的文档字符串
C.__bases__ 类Ｃ的所有父类构成的元组
C.__dict__ 类Ｃ的属性
C.__module__ 类Ｃ定义所在的模块（1.5版本新增）
C.__class__ 实例Ｃ对应的类（仅新式类中）


>>>myclass.__name__

'myclass'

>>>myclass.__doc__

'myclassclassdefinition'

>>>myclass.__bases__

(<type'object'>,)

>>>printmyclass.__dict__

{'__module__':'__main__','showVesion':<functionshowVesionat0x0134C9B0>,'__dict__':<attribute'__dict__'of'myclass'objects>,'myVersion':'1.1','__weakref__':<attribute'__weakref__'of'myclass'objects>,'__doc__':'myclassclassdefinition'}

>>>myclass.__module__

'__main__'

>>>myclass.__class__

<type'type'>

实例

如果说类是一种数据结构定义类型，那么实例则声明了一个这种类型的变量。实例是那些主要用在运行期时的对象，类被实例化得到实例，该实例的类型就是这个被实例化的类。

初始化：通过调用类对象来创建实例

Python的方式更加简单。一旦定义了一个类，创建实例比调用一个函数还容易------不费吹灰之力。实例化的实现，可以使用函数操作符，如下示：

>>>classMyClass(object):#defineclass定义类
pass
>>>mc=MyClass()#instantiateclass初始化类
__init__()"构造器"方法

当类被调用，实例化的第一步是创建实例对象。一旦对象创建了，Python检查是否实现了__init__()方法。默认情况下，如果没有定义（或覆盖）特殊方法__init__()，对实例不会施加任何特别的操作.任何所需的特定操作，都需要程序员实现__init__()，覆盖它的默认行为。

如果__init__()没有实现，则返回它的对象，实例化过程完毕。

如果__init__()已经被实现，那么它将被调用，实例对象作为第一个参数(self)被传递进去，像标准方法调用一样。调用类时，传进的任何参数都交给了__init__()。实际中，你可以想像成这样：把创建实例的调用当成是对构造器的调用。

__new__()“构造器”方法

与__init__()相比，__new__()方法更像一个真正的构造器。需要一种途径来实例化不可变对象，比如，派生字符串，数字，等等。在这种情况下，解释器则调用类的__new__()方法，一个静态方法，并且传入的参数是在类实例化操作时生成的。__new__()会调用父类的__new__()来创建对象（向上代理）。__new__()必须返回一个合法的实例。

__del__()"解构器"方法

同样，有一个相应的特殊解构器（destructor）方法名为__del__()。然而，由于Python具有垃圾对象回收机制（靠引用计数)，这个函数要直到该实例对象所有的引用都被清除掉后才会执行。Python中的解构器是在实例释放前提供特殊处理功能的方法，它们通常没有被实现，因为实例很少被显式释放。

注意：Python没有提供任何内部机制来跟踪一个类有多少个实例被创建了，或者记录这些实例是些什么东西。如果需要这些功能，你可以显式加入一些代码到类定义或者__init__()和__del__()中去。最好的方式是使用一个静态成员来记录实例的个数。靠保存它们的引用来跟踪实例对象是很危险的，因为你必须合理管理这些引用，不然，你的引用可能没办法释放（因为还有其它的引用）！看下面一个例子：


>>>classinstCt(object):

   count=0

   def__init__(self):

       instCt.count+=1

   def__del__(self):

       instCt.count-=1

   defhowMany(self):

       returninstCt.count

   

>>>a=instCt()

>>>b=instCt()

>>>b.howMany()

2

>>>a.howMany()

2

>>>delb

>>>a.howMany()

1

>>>dela

>>>instCt.count

0

实例属性

设置实例的属性可以在实例创建后任意时间进行，也可以在能够访问实例的代码中进行。构造器__init()__是设置这些属性的关键点之一

能够在“运行时”创建实例属性，是Python类的优秀特性之一，Python不仅是动态类型，而且在运行时，允许这些对象属性的动态创建。这种特性让人爱不释
手。当然，创建这样的属性时，必须谨慎。一个缺陷是，属性在条件语句中创建，如果该条件语句块并未被执行，属性也就不存在，而你在后面的代码中试着去访问这些属性，就会有错误发生。

默认参数提供默认的实例安装
在实际应用中，带默认参数的__init__()提供一个有效的方式来初始化实例。在很多情况下，默认值表示设置实例属性的最常见的情况，如果提供了默认值，我们就没必要显式给构造器传值了。


>>classHotelRoomCalc(object):

   'hotelroomratecalculate'

   def__init__(self,rt,sales=0.085,rm=0.1):

       '''HotelRoomCalcdefaultarguments:

                salestax==8.5%androomtax==10%'''

       self.salesTax=sales

       self.roomTax=rm

       self.roomRate=rt

   defcalcTotal(self,days=1):

       'Calculatetotal:defaulttodailyrate'

       daily=round((self.roomRate*14*(1+self.roomTax+self.salesTax)),2)

       returnfloat(days)*daily

>>>sfo=HotelRoomCalc(299) >>>sfo.calcTotal() 4960.41 >>>sfo.calcTotal(2) 9920.82 >>>sea=HotelRoomCalc(189,0.086,0.085) >>>sea.calcTotal() 3098.47 >>>sea.calcTotal(4) 12393.88

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