Python学习 - 初级第二回(面向对象)

初学Python时就被它精简、高效、人性的语法所折服，所以连夜将Python的语法和内置模块进行了研读，有点相见恨晚的感觉。精简在于它的语法非常简单实用，入门非常容易；高效在于它有很多内置模块对常用功能进行了封装，只需要很少的代码就能完成一个复杂的功能，如果内置模块不够用，还有很多第三方模块可以拿来直接使用；人性在于它的语法非常符合人的逻辑思维，读Python的代码就像在读一遍英语短文一样，很容易理解代码的目的。在此墙裂推荐廖雪峰老师的Python入门教程: https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000

简单梳理一下Python入门的知识点，希望起到知识大纲的作用吧。让我们一起来感受Python的美妙。

1. 类和实例

#类的定义
#class后面紧接着是类名，即Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的，继承的概念我们后面再讲，通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。
class Student(object):
    pass

#实例化
>>> stu1= Student()
>>> stu1
<__main__.Student object at 0x10a67a590>
>>> Student
<class '__main__.Student'>

2. 属性和方法

#可以动态给实例绑定属性
>>> stu1.name = 'Bart Simpson'
>>> stu1.name
'Bart Simpson'

#但是给实例绑定的属性仅仅在该实例中存在，其它实例和类并不存在该属性
>>> stu2= Student()
>>> print(stu2.name)
>>> print(Student.name)
AttributeError: type object 'Student' has no attribute 'name'

#要想每个实例化对象都有name属性，可以给类绑定属性
#这样stu2.name和Student.name就有值了，都为'name'，但是stu1的name值会覆盖掉Student.name值
Student.name = 'name'

#如果删除实例的name属性，则stu1.name值变为'name'
del stu1.name

#可以通过定义__init__方法来起来构造器的作用，即可以在实例化类时固定属性值
#注意到__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此，在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self，因为self就指向创建的实例本身。
class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

>>> stu3= Student('Bart Simpson', 59)
>>> stu3.name
'Bart Simpson'
>>> stu3.score
59

#类中定义的方法有个共性，第一个参数必须是self，其他和普通函数一样
class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))

>>> stu3.print_score()
Bart Simpson: 59

#也可以动态给类绑定方法
#这样所有实例都可调用该方法
>>> def set_name(self, name):
...     self.name= name
...
>>> Student.set_name = set_name

>>> stu1.set_name('crx')
>>> stu1.name
crx
>>> stu2.set_name('cyq')
>>> stu2.name
cyq

#也可以单独给某个实例绑定实例方法
#但是该方法在另一个实例中不存在
>>> def set_age(self, age): 
...     self.age = age
...
>>> from types import MethodType
>>> s.set_age = MethodType(set_age, s)
>>> s.set_age(25)
>>> s.age
25

3. 访问限制

Python的类中没有访问限制的机制，即属性和方法没有private和public之分，但是往往会通过变量名上的一些明(潜)规则来进行区分

#如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问
class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

#现在通过实例变量.__name和实例变量.__score就访问不了了
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

#如果想要访问private的属性，可以定义一组get和set方法
class Student(object):
    ...

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

#千万别蒙，这种__变量名为private的实现其实是假的，不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name，所以，仍然可以通过_Student__name来访问__name变量
>>> bart._Student__name
'Bart Simpson'

#需要注意的是，在Python中，变量名类似__xxx__的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是private变量，所以，不能用__name__、__score__这样的变量名。

#有些时候，你会看到以一个下划线开头的实例变量名，比如_name，这样的实例变量外部是可以访问的，但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的变量时，意思就是，“虽然我可以被访问，但是，请把我视为私有变量，不要随意访问”。

#想定义private的方法时，也是同样的道理。可以将方法名定义为'_方法名'，这样大家在使用时，看到这样的方法名就不要在外部调用了。

4. 继承和多态

继承和多态是面向对象的基本特性，学过Java, C++, C#的应该都了解，不作过多讲解，看几个Python语法上的例子吧

#继承的例子
class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

#多重继承
#如果我们要给Dog和Cat再加上Speakable的功能，只需要先定义好Speakable的类
class Speakable(object):
    def speak(self):
        print('Speaking...')

class Dog(Animal, Speakable):
    pass

class Cat(Animal, Speakable):
    pass

#多态的例子
class Dog(Animal):

    def run(self):
        print('Dog is running...')

class Cat(Animal):

    def run(self):
        print('Cat is running...')


def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...

#注意，对于静态语言（例如Java）来说，如果需要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则，将无法调用run()方法。
#对于Python这样的动态语言来说，则不一定需要传入Animal类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了：
class Timer(object):
    def run(self):
        print('Start...')
#这就是动态语言的“鸭子类型”，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。
#Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。但是，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。

5. 获取对象信息

#type方法，type方法除了获取对象类型外， 其实还可以动态创建一个类
>>> type(123)
<class 'int'>
>>> type('str')
<class 'str'>
>>> type(None)
<type(None) 'NoneType'>
>>> type(abs)
<class 'builtin_function_or_method'>
>>> type(a)
<class '__main__.Animal'>

>>> import types
>>> def fn():
...     pass
...
>>> type(fn)==types.FunctionType
True
>>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
True
>>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
True
>>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
True

#对于class的继承关系来说，使用type()就很不方便。我们要判断class的类型，可以使用isinstance()函数
>>> d = Dog()
>>> isinstance(d, Dog) and isinstance(d, Animal)
True

#isinstance的第二个参数可以是tuple
>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple))
True
>>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple))
True

#dir()方法可以获取一个对象的所有属性和方法，返回一个list
>>> dir('ABC')
['__add__', '__class__',..., '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold',..., 'zfill']

#类似__xxx__的属性和方法在Python中都是有特殊用途的，比如__len__方法返回长度。在Python中，如果你调用len()函数试图获取一个对象的长度，实际上，在len()函数内部，它自动去调用该对象的__len__()方法，所以，下面的代码是等价的：
>>> len('ABC')
3
>>> 'ABC'.__len__()
3

#所以，我们自己写的类，如果也想用len(myObj)的话，就自己写一个__len__()方法：
>>> class MyDog(object):
...     def __len__(self):
...         return 100
...
>>> dog = MyDog()
>>> len(dog)
100

#仅仅把属性和方法列出来是不够的，配合getattr()、setattr()以及hasattr()，我们可以直接操作一个对象的状态：
>>> class MyObject(object):
...     def __init__(self):
...         self.x = 9
...     def power(self):
...         return self.x * self.x
...
>>> obj = MyObject()

>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗？
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
False
>>> setattr(obj, 'y', 19) # 设置一个属性'y'
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
True
>>> getattr(obj, 'y') # 获取属性'y'
19
>>> obj.y # 获取属性'y'
19


>>> hasattr(obj, 'power') # 有方法'power'吗？
True
>>> getattr(obj, 'power') # 获取方法'power'
<bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>>
>>> fn = getattr(obj, 'power') # 获取方法'power'并赋值到变量fn
>>> fn # fn指向obj.power
<bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>>
>>> fn() # 调用fn()与调用obj.power()是一样的
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6. 限制实例的属性

#定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性
#__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类是不起作用的
class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age') 

>>> s = Student() # 创建新的实例
>>> s.name = 'Michael' # 绑定属性'name'
>>> s.age = 25 # 绑定属性'age'
>>> s.score = 99 # 绑定属性'score'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

7. 使用@property

#在绑定属性时，如果我们直接把属性暴露出去，虽然写起来很简单，但是，没办法检查参数
s = Student()
s.score = 9999

#常规的解法，是添加set方法，在set方法中做处理
class Student(object):

    def get_score(self):
         return self._score

    def set_score(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError('score must be an integer!')
        if value < 0 or value > 100:
            raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
        self._score = value

#Python天生在语法上就支持既能检查参数，又可以用类似属性的方法来访问类的变量
#引入了@property装饰器，property可以将一个getter方法变成属性，@property又动态创建了另一个装饰器@score.setter，负责把一个setter方法变成属性赋值
class Student(object):

    @property
    def score(self):
        return self._score

    @score.setter
    def score(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError('score must be an integer!')
        if value < 0 or value > 100:
            raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
        self._score = value

>>> s = Student()
>>> s.score = 60 # OK，实际转化为s.set_score(60)
>>> s.score # OK，实际转化为s.get_score()
60
>>> s.score = 9999
Traceback (most recent call last):
  ...
ValueError: score must between 0 ~ 100!

#还可以通过这种方式定义只读属性
#下面的birth是可读写属性，而age就是一个只读属性
class Student(object):

    @property
    def birth(self):
        return self._birth

    @birth.setter
    def birth(self, value):
        self._birth = value

    @property
    def age(self):
        return 2015 - self._birth

8. 定制类

#上面讲到的__slots__其实就是对类进行了定制，属于定制类的一种

#__len__()方法为了能让class作用于len()函数

#__str__方法可以直接打印print一个实例
>>> class Student(object):
...     def __init__(self, name):
...         self.name = name
...     def __str__(self):
...         return 'Student object (name: %s)' % self.name
...
>>> print(Student('Michael'))
Student object (name: Michael)

#__repr__()方法与__str__类似，只不过可以让实例直接输出
class Student(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def __str__(self):
        return 'Student object (name=%s)' % self.name
    __repr__ = __str__

>>> s = Student('Michael')
>>> s

#__iter__与__next__让类可以变为可迭代对象，即可以通过for...in循环
class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.a, self.b = 0, 1 # 初始化两个计数器a，b

    def __iter__(self):
        return self # 实例本身就是迭代对象，故返回自己

    def __next__(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值
        if self.a > 100000: # 退出循环的条件
            raise StopIteration()
        return self.a # 返回下一个值

#__getitem__可以使对象跟list一样通过索引进行遍历
class Fib(object):
    def __getitem__(self, n):
        a, b = 1, 1
        for x in range(n):
            a, b = b, a + b
        return a

>>> f = Fib()
>>> f[0]
1
>>> f[1]
1

#__getattr__可以动态配置属性
class Student(object):

    def __init__(self):
        self.name = 'Michael'

    def __getattr__(self, attr):
        if attr=='score':
            return 99

>>> s = Student()
>>> s.name
'Michael'
>>> s.score
99

#__call__使一个对象可以像函数一样被调用
class Student(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __call__(self):
        print('My name is %s.' % self.name)

>>> s = Student('Michael')
>>> s() # self参数不要传入
My name is Michael.

9. 枚举

#枚举的定义
from enum import Enum

Month = Enum('Month', ('Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'))

#可以直接使用Month.Jan来引用一个常量，或者枚举它的所有成员
for name, member in Month.__members__.items():
    print(name, '=>', member, ',', member.value)

Jan => Month.Jan , 1
Feb => Month.Feb , 2
Mar => Month.Mar , 3
Apr => Month.Apr , 4
May => Month.May , 5
Jun => Month.Jun , 6
Jul => Month.Jul , 7
Aug => Month.Aug , 8
Sep => Month.Sep , 9
Oct => Month.Oct , 10
Nov => Month.Nov , 11
Dec => Month.Dec , 12

#可以自定义枚举类型
#@unique装饰器可以帮助我们检查保证没有重复值
from enum import Enum, unique

@unique
class Weekday(Enum):
    Sun = 0 # Sun的value被设定为0
    Mon = 1
    Tue = 2
    Wed = 3
    Thu = 4
    Fri = 5
    Sat = 6

>>> day1 = Weekday.Mon
>>> print(day1)
Weekday.Mon

10. 动态创建类及元类

• type方法

#通过type方法获取类型
#注意下面的Hello类型是'type'，可以将type看成是一种类型，Hello是type类型的一个实例
>>> from hello import Hello
>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class 'hello.Hello'>

#通过type()方法可以动态创建类，如上面的Hellow类
#type()函数的第一个参数是类名，第二个参数是父类集合，第三个参数是成员方法的dict
>>> def fn(self, name='world'): # 先定义函数
...     print('Hello, %s.' % name)
...
>>> Hello = type('Hello', (object,), dict(hello=fn)) # 创建Hello class

>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class '__main__.Hello'>

• metaclass
  未完待续…

最后

以上就是无聊钢笔为你收集整理的Python学习 - 初级第二回(面向对象)的全部内容，希望文章能够帮你解决Python学习 - 初级第二回(面向对象)所遇到的程序开发问题。

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