Python 从入门到进阶之路(五)

之前的文章我们简单介绍了一下 Python 的函数,本篇文章我们来看一下 Python 中的面向对象。

 Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,正因为如此,在Python中创建一个类和对象是很容易的。

面向对象技术简介

  • 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
  • 方法:类中定义的函数。
  • 类变量:类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
  • 数据成员:类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
  • 方法重写:如果从父类继承的方法不能满足子类的需求,可以对其进行改写,这个过程叫方法的覆盖(override),也称为方法的重写。
  • 局部变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。
  • 实例变量:在类的声明中,属性是用变量来表示的。这种变量就称为实例变量,是在类声明的内部但是在类的其他成员方法之外声明的。
  • 继承:即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如,有这样一个设计:一个Dog类型的对象派生自Animal类,这是模拟”是一个(is-a)”关系(例图,Dog是一个Animal)。
  • 实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。
  • 对象:通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员(类变量和实例变量)和方法。

和其它编程语言相比,Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能:类的继承机制允许多个基类,派生类可以覆盖基类中的任何方法,方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

Python 中定义类的方法是以 class k开头,我们先定义一个类:

如上 ,我们定义了一个 Cat 类,里面定义了一个方法,我们可以通过 变量=类名() 的方式来实例化一个类,这样我们就可以调用类里面的属性和方法,所以当我们调用 cat.eat() 时输出打印 Cat 类里面的 eat() 方法。

在上面的 eat() 方法中,我们默认穿了一个 self 的参数,它代表该类的实例,不一定非叫 self ,可以叫 xxx,只是我们约定俗成叫 self,跟 *args 和 **kwargs 一个道理,那该如何理解这个 self 呢,如下:

在上面的代码中,我们定义了两个 Cat 的实例,并且在每个实例中都添加了一个 name 属性,如果我们想要在 eat() 方法中输出各自定义的 name 值,我们可以通过 self 属性来定义,因为 self 就表示该类的实例,所以就会去拿各自实例里面的 name 值。

上面的代码中我们可以实现输出不同的 name 值,但是需要我们在实例化后自己定义 name,我们也可以在定义类的时候就将 name 值传入来做:

上面的代码中,我们在 Cat 类中定义了一个 __init__() 的方法,该方法是类自带的方法,第一个参数必须为 self,我们可以在里面定义自己所需的变量。如上,我们在实例化 Cat 类的时候就将 Tom ,Jeery 传入,然后在 self 形参后面添加形参,该形参与传入参数的顺序意义对应,这样我们就可以使用传入的参数了,定义和使用时需要在前面加 self. 

在上面的代码演示中,我们可以看出当我们实例化一个类之后,就能调用该类的方法,这种方法叫公有方法,还有一种方法叫私有方法,就是实例化后不能被调用,只有自己内部可以调用,如下:

上面的代码中当我们实例化 tom 后,可以通过 eat() 方法调用到 __run() 方法,但是直接调用 __run() 会报错。

不仅私有方法不能被调用,私有属性也不能,如下:

接下来我们看一下类中的继承,在上面的代码中我们定义了一个 Cat 的类,里面有一个 eat() 方法,当我们定义一个 Dog 类时,它也有一个 eat() 方法,而且 eat() 方法是一样的,现在 Cat 类有一个 bark() 方法,Dog 类里也有一个 bark() 方法,但是这两个方法执行的结果不一样,而且 Dog 类里有一个 swim() 方法,而 Cat 里没有,如果我们都分别定义这两个类的话,代码会很长,而且如果两个相同的 eat() 方法需要修改时需要修改两个地方,这时我们可以用继承的方式解决,如下:

我们将 Cat 类和 Dog 类相同的 eat() 方法定义在了 Animal 类里,然后在创建 Cat 和 Dog 类时添加了 (Animal),意思是继承 Animal 类,这样我们在实例化 Cat 和 Dog 类后就能调用 Animal 类里的方法 eat(),而且还能调用各自实例里的 bark() 方法,但是如果没有另一个类,则不能使用该类的方法,如 cat 调用 dog 的 swim() 方法就会报错。

当然我们可以让 Cat 类也继承 Dog 类,如下:

如上,我们可以让 Cat 同时继承 Dog 和 Animal 两个类,但是如若想要继承某类,必须先创建该类。

我们也可以多重继承,即让 Animal 类也继承某类,这样 Cat 和 Dog 如果继承了 Animal 类,那么也可以使用 Animal 类继承的父类的属性和方法。

只得注意的是私有属性和方法不能被继承,因为私有属性和方法只能在自己的类中使用。

 

接下来我们看一下类中方法的重写:

在上面的代码中,我们让 Cat 和 Dog 类都继承了 Animal 类,但是在 Dog 类中,我们定义了一个和 Animal 类中一样的方法名,但是执行的结果不一样,当我们分别调用实例化的 cat 和 dog 的 eat() 方法时,Cat 类由于没有自己的 eat() 方法,所以向上寻找,发现继承的 Animal 类中有 eat() 方法,所以就调用了 Animal 类中的 eat() 方法,但是 Dog 类中有 eat() 方法,所以就调用自己的 eat() 方法,不在向上寻找,这就是类中方法的重写。

 

在上面我们说过了类属性和实例方法,接下来我们来看一下类方法:

如果我们在类里面的方法前面加 @classmethod,就表明该方法为类方法,在说类方法前我们再来看一下实例方法。

当我们实例化一个 tom 后,我们就可以调用 tom 里面的实例方法,我们之前说过 self 指的是该类的实例化,所以当我们调用 tom.info() 时能正常调用,但是 Cat.info() 时则会报错,因为里面的 self 指向的是实例化的 tom,而不是 Cat 类,所以会报错。

在类方法中,我们同样谣传一个默认的形参,默认叫 cls,它指向的是类本身,而不是该类的实例化,所以我们可以通过 cls.age=22 来更改类里面的类属性,而且类方法 addAge() 可以使用实例化的 tom 来调用,也可以使用 Cat 类本身来调用。

 

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