Python3 面向對象

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。 對像是類的實例。
• 類變量：類變量在整個實例化的對像中是公用的。 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於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，只作用於當前實例的類。
• 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像作為一個基類對像對待。 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）"關係（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:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

類實例化後，可以使用其屬性，實際上，創建一個類之後，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 。

類對象創建後，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 MyClass:
    """一个简单的类实例"""
    i = 12345
    def f(self):
        return 'hello world'

# 实例化类
x = MyClass()

# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性 i 为：", x.i)
print("MyClass 类的方法 f 输出为：", x.f())

實例化類：

# 实例化类
x = MyClass()
# 访问类的属性和方法

以上創建了一個新的類實例並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 类的属性 i 为： 12345
MyClass 类的方法 f 输出为： hello world

很多類都傾向於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)

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

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

# 实例化类
p = people('w3big',10,30)
p.speak()

執行以上程序輸出結果為：

w3big 说: 我 10 岁。

繼承

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

class DerivedClassName(BaseClassName1):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

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

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(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 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级

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:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

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

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

#另一个类，多重继承之前的准备
class speaker():
    topic = ''
    name = ''
    def __init__(self,n,t):
        self.name = n
        self.topic = t
    def speak(self):
        print("我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))

#多重继承
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，默认调用的是在括号中排前地父类的方法

執行以上程序輸出結果為：

我叫 Tim，我是一个演说家，我演讲的主题是 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

class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print ('调用父类方法')

class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print ('调用子类方法')

c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法

執行以上程序輸出結果為：

调用子类方法

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slef.__private_methods 。

實例

類的私有屬性實例如下：

#!/usr/bin/python3

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0    # 公开变量

    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print (self.__secretCount)

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

執行以上程序輸出結果為：

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量
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('这是私有方法')

	def foo(self):            # 公共方法
		print('这是公共方法')
		self.__foo()

x = Site('本教程', 'www.w3big.com')
x.who()        # 正常输出
x.foo()        # 正常输出
x.__foo()      # 报错

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__:求餘運算
• __pow__:稱方

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，我麼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):
      return Vector(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)