Python3 面向對象

Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創建一個類和對象是很容易的。

如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那你可能需要先了解一些面向對象語言的一些基本特征，在頭腦里頭形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助于你更容易的學習Python的面向對象編程。

面向對象技術簡介

類(Class):用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。

類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。

數據成員：類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數據。

方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。

實例變量：定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。

繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，這是模擬"是一個（is-a）"關系（例圖，Dog是一個Animal）。

實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。

方法：類中定義的函數。

對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。

和其它編程語言相比，Python 在盡可能不增加新的語法和語義的情況下加入了類機制。

Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。

對象可以包含任意數量和類型的數據。

類定義

語法格式如下：

class ClassName:

...

類實例化后，可以使用其屬性，實際上，創建一個類之后，可以通過類名訪問其屬性。

類對象

類對象支持兩種操作：屬性引用和實例化。

屬性引用使用和 Python 中所有的屬性引用一樣的標準語法：obj.name。

類對象創建后，類命名空間中所有的命名都是有效屬性名。所以如果類定義是這樣:

#!/usr/bin/python3

class ?My ?Class:

"""一個簡單的類實例"""

i=12345

def ? ?f (self):

return ?'hello world'

# 實例化類

x=MyClass()

# 訪問類的屬性和方法

print("MyClass 類的屬性 i 為：",x.i)

print("MyClass 類的方法 f 輸出為：",x.f())

實例化類：

# 實例化類x=MyClass()

# 訪問類的屬性和方法

以上創建了一個新的類實例并將該對象賦給局部變量 x，x 為空的對象。

執行以上程序輸出結果為：

MyClass ?類的屬性 ?i ?為：12345

MyClass ?類的方法 ?f ?輸出為：hello world

很多類都傾向于將對象創建為有初始狀態的。因此類可能會定義一個名為 __init__() 的特殊方法（構造方法），像下面這樣：

def__init__(self):

self.data?= []

類定義了 __init__() 方法的話，類的實例化操作會自動調用 __init__() 方法。所以在下例中，可以這樣創建一個新的實例:

x=MyClass()

當然， __init__() 方法可以有參數，參數通過 __init__() 傳遞到類的實例化操作上。例如:

>>>class ?Complex:

...def__init__(self, realpart, imagpart):

... ? ? self. r = realpart

... ? ? self. i = imagpart

...

>>>x=Complex(3.0,-4.5)

>>>x.r,x.i

(3.0,-4.5)

self代表類的實例，而非類

類的方法與普通的函數只有一個特別的區別——它們必須有一個額外的第一個參數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

classTest:

? ? ? ? def ?prt (self):

? ? ? ? ? ? ? ?print(self)

? ? ? ? ? ? ? ?print(self.__class__)

t = Test()

t.prt()

以上實例執行結果為：

<__main__.Test ?instance ?at ?0x100771878>

__main__.Test

從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的實例，代表當前對象的地址，而 self.class 則指向類。

self 不是 python 關鍵字，我們把他換成 runoob 也是可以正常執行的:

classTest:

def ?prt(runoob):

? ? ? ? print (runoob)?

? ? ? ? print (runoob.__class__)

t=Test()

t.prt()

以上實例執行結果為：

<__main__.Test instance at 0x100771878>

__main__.Test

類的方法

在類地內部，使用def關鍵字可以為類定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數self,且為第一個參數:

#!/usr/bin/python3

#類定義

class ?people:

? ? ? ? #定義基本屬性

? ? ? ? name=' '?

? ? ? ? age=0

? ? ? ? #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問

? ? ? ? ?__weight=0

? ? ? ? #定義構造方法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? def__init__(self,n,a,w):

? ? ? ? ? ? ? ? self.name=n

? ? ? ? ? ? ? ? self.age=a

? ? ? ? ? ? ? ?self.__weight=w

? ? ? ?def ?speak (self):

? ? ? ? ? ? ? ?print("%s 說: 我 %d 歲。"%(self.name,self.age))

# 實例化類

p=people('runoob',10,30)

p.speak()

執行以上程序輸出結果為：

runoob說:我10歲。

繼承

Python 同樣支持類的繼承，如果一種語言不支持繼承，類就沒有什么意義。派生類的定義如下所示:

classDerivedClassName(BaseClassName1):

.

.

.

需要注意圓括號中基類的順序，若是基類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找基類中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內。除了類，還可以用表達式，基類定義在另一個模塊中時這一點非常有用:

class ?DerivedClassName (modname.BaseClassName):

實例

#!/usr/bin/python3

#類定義

class people:

? ? ? ? ? #定義基本屬性

? ? ? ? ? name=' '

? ? ? ? ? age=0

? ? ? ? ? ?#定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問

? ? ? ? ? ?__weight=0

? ? ? ? ? ?#定義構造方法

? ? ? ? ? def__init__(self,n,a,w):

? ? ? ? ? ? ? ? self.name=n

? ? ? ? ? ? ? ? self.age=a

? ? ? ? ? ? ? ? self.__weight=w

? ? ? ? ? def ?speak(self):

? ? ? ? ? ? ? ? ? print("%s 說: 我 %d 歲。"%(self.name,self.age))

#單繼承示例

class ?student(people):

? ? ? ? ?grade=' '

? ? ? ? ?def ?__init__(self,n,a,w,g):

? ? ? ? ?#調用父類的構函

? ? ? ? ?people.__init__(self,n,a,w)

? ? ? ? ?self.grade=g

? #覆寫父類的方法

? def ?speak(self):

? ? ? ? ? ?print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade))

s=student('ken',10,60,3)

s.speak()

執行以上程序輸出結果為：

ken說:我10歲了，我在讀3年級

多繼承

Python同樣有限的支持多繼承形式。多繼承的類定義形如下例:

classDerivedClassName(Base1,Base2,Base3):

.

.

.

需要注意圓括號中父類的順序，若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找父類中是否包含方法。

#!/usr/bin/python3

#類定義

class ? people:

? ? ? ? ? ? #定義基本屬性

? ? ? ? ? ?name=' '

? ? ? ? ? ?age=0

? ? ? ? ? ?#定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問

? ? ? ? ? __weight=0#定義構造方法?

? ? ? ? ? ?def__init__(self,n,a,w):

? ? ? ? ? ?self.name=n

? ? ? ? ? ?self.age=a

? ? ? ? ? ?self.__weight=w

? ? ? ? ? ?defspeak(self):print("%s 說: 我 %d 歲。"%(self.name,self.age))

?#單繼承示例

class ?student(people):

? ? ? ? grade=' '

? ? ? ? def__init__(self,n,a,w,g):

? ? ? ? ? ? ? ?#調用父類的構函

? ? ? ? ? ? ? people.__init__(self,n,a,w)

? ? ? ? ? ? ? self.grade=g

? ? ? ?#覆寫父類的方法

? ? ? ?def ?speak(self):

? ? ? ? ? ? ? ?print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade))

#另一個類，多重繼承之前的準備

class ?speaker():

? ? ? ? topic=' '

? ? ? ? name=' '

? ? ? ? def ?__init__(self,n,t):

? ? ? ? ? ? ? ?self.name=n

? ? ? ? ? ? ? ?self.topic=t

? ? ? ? ?def ?speak(self):

? ? ? ? ? ? ? ? print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s"(self.name,self.topic))

#多重繼承

class sample(speaker,student):

? ? ? ?a=' '

? ? ? ?def__init__(self,n,a,w,g,t):

? ? ? ? ? ? ? student.__init__(self,n,a,w,g)

? ? ? ? ? ? ? speaker.__init__(self,n,t)

test=sample("Tim",25,80,4,"Python")

test.speak()

#方法名同，默認調用的是在括號中排前地父類的方法

執行以上程序輸出結果為：

我叫Tim，我是一個演說家，我演講的主題是Python

方法重寫

如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法，實例如下：

#!/usr/bin/python3

classParent: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 定義父類

? ? ? ? def ?myMethod(self):

? ? ? ? ? ? ? ?print('調用父類方法')

class ?Child(Parent): ? ? ? ? ? # 定義子類

? ? ? ? ?def ?myMethod(self):

? ? ? ? ? ? ? ? print('調用子類方法')

c=Child() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 子類實例

c.myMethod() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 子類調用重寫方法

執行以上程序輸出結果為：

調用子類方法

類屬性與方法

類的私有屬性

__private_attrs：兩個下劃線開頭，聲明該屬性為私有，不能在類地外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時self.__private_attrs。

類的方法

在類地內部，使用def關鍵字可以為類定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數self,且為第一個參數

類的私有方法

__private_method：兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，不能在類地外部調用。在類的內部調用self.__private_methods。

實例

類的私有屬性實例如下：

#!/usr/bin/python3

class ?JustCounter:

? ? ? ? ?__secretCount=0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 私有變量

? ? ? ? publicCount=0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 公開變量

? ? ? ? def ?count(self):

? ? ? ? ? ? ? ? self.__secretCount+=1

? ? ? ? ? ? ? ? self.publicCount+=1

? ? ? ? ? ? ? ?print(self.__secretCount)

counter=JustCounter()

counter.count()

counter.count()

print (counter.publicCount)

print (counter.__secretCount) ? ? ? ?# 報錯，實例不能訪問私有變量

執行以上程序輸出結果為：

1

2

2

Traceback(most ?recent ?call ?last):

? ? ? File"test.py",line16,in

? ? ? ? ? ? ?print(counter.__secretCount) ? ? ? ? ? ?# 報錯，實例不能訪問私有變量AttributeError: ?'JustCounter' ?object ?has ?no ?attribute ?'__secretCount'

類的私有方法實例如下：

#!/usr/bin/python3

class ?Site:

? ? ? ? ? ? ?def__init__(self,name,url):

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? self.name=name# public

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? self.__url=url# private

? ? ? ? ? ? ?def ?who(self):

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?print('name? : ',self.name)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?print('url : ',self.__url)

? ? ? ? ? ? def__foo(self): ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 私有方法

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?print('這是私有方法')

? ? ? ? ? ? ?def ?foo(self): ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 公共方法

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?print('這是公共方法')

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? self.__foo()

x=Site('菜鳥')

x.who() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 正常輸出

x.foo() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?# 正常輸出

x.__foo() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 報錯

以上實例執行結果：

類的專有方法：

__init__ :構造函數，在生成對象時調用

__del__ :析構函數，釋放對象時使用

__repr__ :打印，轉換

__setitem__ :按照索引賦值

__getitem__:按照索引獲取值

__len__:獲得長度

__cmp__:比較運算

__call__:函數調用

__add__:加運算

__sub__:減運算

__mul__:乘運算

__div__:除運算

__mod__:求余運算

__pow__:稱方

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，我么可以對類的專有方法進行重載，實例如下：

#!/usr/bin/python3

class ? Vector:

? ? ? ? ?def__init__(self,a,b):

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?self.a=a

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?self.b=b

? ? ? ? def__str__(self):

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?return'Vector (%d, %d)'%(self.a,self.b)

? ? ? ?def__add__(self,other):

? ? ? ? ? ? ? ? ? returnVector(self.a+other.a,self.b+other.b)

v1=Vector(2,10)

v2=Vector(5,-2)

print(v1+v2)

以上代碼執行結果如下所示:

Vector(7,8)