盡管網(wǎng)上有許多關(guān)于Python面向?qū)ο竦木幊探榻B,小編我看完后總覺得不是很滿意,也不過癮,所以決定自己親自動手寫篇文章,幫你理解Python面向?qū)ο蟮木幊痰幕靖拍詈秃诵乃枷?。本文?nèi)含很多實例代碼,以幫助新手更好理解。如果你在學(xué)習(xí)基于Python的Django Web開發(fā)框架,本文也會對你非常有幫助,因為Django編程就是采用面向?qū)ο蟮木幊獭?/span>
類(Class)與對象(Object)
類(Class)是用來描述具有相同屬性(Attribute)和方法(Method)對象的集合。對象(Object)是類(Class)的具體實例。比如學(xué)生都有名字和分?jǐn)?shù),他們有著共同的屬性。這時我們就可以設(shè)計一個學(xué)生類, 用于記錄學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù),并自定義方法打印出他們的名字和方法。
屬性(Attribute): 類里面用于描述所有對象共同特征的變量或數(shù)據(jù)。比如學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù)。
方法(Method): 類里面的函數(shù),用來區(qū)別類外面的函數(shù), 用來實現(xiàn)某些功能。比如打印出學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù)。
要創(chuàng)建一個類我們需要使用關(guān)鍵詞class. 這個學(xué)生類Student看上去應(yīng)該是這樣的:
# 創(chuàng)建一個學(xué)生類
class Student:
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
# 定義打印學(xué)生信息的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
在這個案例中,我們只定義了一個抽象的類,電腦并沒有創(chuàng)建什么存儲空間。只有當(dāng)我們完成類的實例化(Instance)時,電腦才會創(chuàng)建一個具體的對象(Object),并為之分配存儲空間。所以對象(Object)是類(Class)的一個實例。
要創(chuàng)建一個具體的學(xué)生對象(Object),我們還需要輸入:
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
在這個案例中,Student是類,student1和student2是我們創(chuàng)建的具體的學(xué)生對象。當(dāng)我們輸入上述代碼時,Python會自動調(diào)用默認(rèn)的__init__初始構(gòu)造函數(shù)來生成具體的對象。關(guān)鍵字self是個非常重要的參數(shù),代表創(chuàng)建的對象本身。
當(dāng)你創(chuàng)建具體的對象后,你可以直接通過student1.name和student1.score來分別獲取學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù),也可以通過student1.show()來直接打印學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù)。
類變量(class variables)與實例變量(instance variables)
假設(shè)我們需要在Student類里增加一個計數(shù)器number,每當(dāng)一個新的學(xué)生對象(Object)被創(chuàng)建時,這個計數(shù)器就自動加1。由于這個計數(shù)器不屬于某個具體學(xué)生,而屬于Student類的,所以被稱為類變量(class variables)。而姓名和分?jǐn)?shù)屬于每個學(xué)生對象的,所以屬于實例變量(instance variables),也被稱為對象變量(object variables)。
這個新Student類看上去應(yīng)該是這樣的:
# 創(chuàng)建一個學(xué)生類
class Student:
# number屬于類變量,定義在方法外,不屬于具體實例
number = 0
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
# name和score屬于實例變量,定義在方法里
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
# 此處有錯誤
number = number + 1
# 定義打印學(xué)生信息的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
類變量和實例變量的區(qū)別很大,訪問方式也也不一樣。
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(shù)體之外。訪問或調(diào)用類變量的正確方式是類名.變量名或者self.__class__.變量名。self.__class__自動返回每個對象的類名。
實例變量:定義在方法中的變量,屬于某個具體的對象。訪問或調(diào)用實例變量的正確方式是對象名.變量名或者self.變量名.
注意到上述Student類有個錯誤沒? 我們試圖直接使用number = number + 1調(diào)用屬于類的變量number。正確的方式是使用Student.number或self.__class__.number訪問屬于類的變量。下面的代碼才是正確的:
# 創(chuàng)建一個學(xué)生類
class Student:
# number屬于類變量,不屬于某個具體的學(xué)生實例
number = 0
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
# name和score屬于實例變量
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
Student.number = Student.number + 1
# 定義打印學(xué)生信息的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
# 實例化,創(chuàng)建對象
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
print(Student.number) # 打印2
print(student1.__class__.number) # 打印2
類方法(Class method)
正如同有些變量只屬于類,有些方法也只屬于類,不屬于具體的對象。你有沒有注意到屬于對象的方法里面都有一個self參數(shù), 比如__init__(self), show(self)? self是指對象本身。屬于類的方法不使用self參數(shù), 而使用參數(shù)cls,代表類本身。另外習(xí)慣上對類方法我們會加上@classmethod的修飾符做說明。
同樣拿Student為例子,我們不用print函數(shù)打印出已創(chuàng)建學(xué)生對象的數(shù)量,而是自定義一個類方法來打印,我們可以這么做:
class Student:
# number屬于類變量,不屬于某個具體的學(xué)生實例
number = 0
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
# name和score屬于實例變量
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
Student.number = Student.number + 1
# 定義打印學(xué)生信息的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
# 定義類方法,打印學(xué)生的數(shù)量
@classmethod
def total(cls):
print("Total: {0}".format(cls.number))
# 實例化,創(chuàng)建對象
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
Student.total() # 打印 Total: 2
類的私有屬性(private attribute)和私有方法(private method)
類里面的私有屬性和私有方法以雙下劃線__開頭。私有屬性或方法不能在類的外部被使用或直接訪問。我們同樣看看學(xué)生類這個例子,把分?jǐn)?shù)score變?yōu)樗接袑傩?,看看會發(fā)生什么。
# 創(chuàng)建一個學(xué)生類
class Student:
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
# name和score屬于實例變量, 其中__score屬于私有變量
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.__score = score
# 定義打印學(xué)生信息的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
# 實例化,創(chuàng)建對象
student1 = Student("John", 100)
student1.show() # 打印 Name: John, Score: 100
student1.__score # 打印出錯,該屬性不能從外部訪問。
如果你將score變成__score, 你將不能直接通過student1.__score獲取該學(xué)生的分?jǐn)?shù)。show()可以正常顯示分?jǐn)?shù),是因為它是類里面的函數(shù),可以訪問私有變量。
私有方法是同樣的道理。當(dāng)我們把show()變成,__show()你將不能再通過student1.__show()打印出學(xué)生的名字和分?jǐn)?shù)。值得注意的是私有方法必需含有self這個參數(shù),且把它作為第一個參數(shù)。
在面向?qū)ο蟮木幊讨?通常情況下很少讓外部類直接訪問類內(nèi)部的屬性和方法,而是向外部類提供一些按鈕,對其內(nèi)部的成員進(jìn)行訪問,以保證程序的安全性,這就是封裝。
@property的用法與神奇之處
在上述案例中用戶不能用student1.__score方式訪問學(xué)生分?jǐn)?shù),然而用戶也就知道了__score是個私有變量。我們有沒有一種方法讓用戶通過student1.score來訪問學(xué)生分?jǐn)?shù)而繼續(xù)保持__score私有變量的屬性呢?這時我們就可以借助python的@property裝飾器了。我們可以先定義一個方法score(), 然后利用@property把這個函數(shù)偽裝成屬性。見下面例子:
# 創(chuàng)建一個學(xué)生類
class Student:
# 定義學(xué)生屬性,初始化方法
# name和score屬于實例變量, 其中score屬于私有變量
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.__score = score
# 利用property裝飾器把函數(shù)偽裝成屬性
@property
def score(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
# 實例化,創(chuàng)建對象
student1 = Student("John", 100)
student1.score # 打印 Name: John. Score: 100
注意: 一旦給函數(shù)加上一個裝飾器@property,調(diào)用函數(shù)的時候不用加括號就可以直接調(diào)用函數(shù)了
類的繼承(Inheritance)
面向?qū)ο蟮木幊處淼淖畲蠛锰幹痪褪谴a的重用,實現(xiàn)這種重用的方法之一是通過繼承(Inheritance)。你可以先定義一個基類(Base class)或父類(Parent class),再按通過class 子類名(父類名)來創(chuàng)建子類(Child class)。這樣子類就可以從父類那里獲得其已有的屬性與方法,這種現(xiàn)象叫做類的繼承。
我們再看另一個例子,老師和學(xué)生同屬學(xué)校成員,都有姓名和年齡的屬性,然而老師有工資這個專有屬性,學(xué)生有分?jǐn)?shù)這個專有屬性。這時我們就可以定義1一個學(xué)校成員父類,2個子類。
# 創(chuàng)建父類學(xué)校成員SchoolMember
class SchoolMember:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def tell(self):
# 打印個人信息
print('Name:"{}" Age:"{}"'.format(self.name, self.age), end=" ")
# 創(chuàng)建子類老師 Teacher
class Teacher(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, salary):
SchoolMember.__init__(self, name, age) # 利用父類進(jìn)行初始化
self.salary = salary
# 方法重寫
def tell(self):
SchoolMember.tell(self)
print('Salary: {}'.format(self.salary))
# 創(chuàng)建子類學(xué)生Student
class Student(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, score):
SchoolMember.__init__(self, name, age)
self.score = score
def tell(self):
SchoolMember.tell(self)
print('score: {}'.format(self.score))
teacher1 = Teacher("John", 44, "$60000")
student1 = Student("Mary", 12, 99)
teacher1.tell() # 打印 Name:"John" Age:"44" Salary: $60000
student1.tell() # Name:"Mary" Age:"12" score: 99
上述代碼中,你注意到以下幾點了嗎?
在創(chuàng)建子類的過程中,你需要手動調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)__init__來完成子類的構(gòu)造。
在子類中調(diào)用父類的方法時,需要加上父類的類名前綴,且需要帶上self參數(shù)變量。比如SchoolMember.tell(self), 這個可以通過使用super關(guān)鍵詞簡化代碼。
如果子類調(diào)用了某個方法(如tell())或?qū)傩裕?/span>Python會先在子類中找,如果找到了會直接調(diào)用。如果找不到才會去父類找。這為方法重寫帶來了便利。
實際Python編程過程中,一個子類可以繼承多個父類,原理是一樣的。第一步總是要手動調(diào)用__init__構(gòu)造函數(shù)。
super()關(guān)鍵字調(diào)用父類方法
在子類當(dāng)中可以通過使用super關(guān)鍵字來直接調(diào)用父類的中相應(yīng)的方法,簡化代碼。在下面例子中,學(xué)生子類調(diào)用了父類的tell()方法。super().tell()等同于SchoolMember.tell(self)。當(dāng)你使用Python super()關(guān)鍵字調(diào)用父類方法時時,注意去掉括號里self這個參數(shù)。
# 創(chuàng)建子類學(xué)生Student
class Student(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, score):
SchoolMember.__init__(self, name, age)
self.score = score
def tell(self):
super().tell() # 等同于 SchoolMember.tell(self)
print('score: {}'.format(self.score))