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。本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。

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

接下來我們先來簡單的瞭解下麵向對象的一些基本特徵。

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。
  • 方法：類中定義的函數。
  • 類變數：類變數在整個實例化的對象中是公用的。類變數定義在類中且在函數體之外。類變數通常不作為實例變數使用。
  • 數據成員：類變數或者實例變數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。
  • 局部變數：定義在方法中的變數，只作用於當前實例的類。
  • 實例變數：在類的聲明中，屬性是用變數來表示的，這種變數就稱為實例變數，實例變數就是一個用 self 修飾的變數。
  • 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。
  • 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變數和實例變數）和方法。

和其他編程語言相比，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:

實例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class MyClass: """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())

以上創建了一個新的類實例並將該對象賦給局部變數 x，x 為空的對象。

執行以上程式輸出結果為：

MyClass 類的屬性 i 為： 12345
MyClass 類的方法 f 輸出為： hello world

類有一個名為 __init__() 的特殊方法（構造方法），該方法在類實例化時會自動調用，像下麵這樣：

def __init__(self): self.data = []

類定義了 __init__() 方法，類的實例化操作會自動調用 __init__() 方法。如下實例化類 MyClass，對應的 __init__() 方法就會被調用:

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:

實例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class Complex: def __init__(self, realpart, imagpart): self.r = realpart self.i = imagpart x = Complex(3.0, -4.5) print(x.r, x.i) # 輸出結果：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。

class Test: 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 zaixian 也是可以正常執行的:

class Test: def prt(zaixian): print(zaixian) print(zaixian.__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

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，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，self 代表的是類的實例。

實例(Python 3.0+)

#!/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('zaixian',10,30) p.speak()

執行以上程式輸出結果為：

zaixian 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，還可以用運算式，基類定義在另一個模組中時這一點非常有用: 

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

實例(Python 3.0+)

#!/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()

執行以上程式輸出結果為：

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:

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。

實例(Python 3.0+)

#!/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)) #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，默認調用的是在括弧中排前地父類的方法

執行以上程式輸出結果為：

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：

實例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class Parent: # 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 super(Child,c).myMethod() #用子類對象調用父類已被覆蓋的方法

super() 函數是用於調用父類(超類)的一個方法。

執行以上程式輸出結果為：

調用子類方法
調用父類方法

更多文檔：

Python 子類繼承父類構造函數說明

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，不能在類的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

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，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，self 代表的是類的實例。

self 的名字並不是規定死的，也可以使用 this，但是最好還是按照約定是用 self。

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，只能在類的內部調用 ，不能在類的外部調用。self.__private_methods。

實例

類的私有屬性實例如下：

實例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 class JustCounter: __secretCount = 0 # 私有變數 publicCount = 0 # 公開變數 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數

執行以上程式輸出結果為：

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 報錯，實例不能訪問私有變數

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

類的私有方法實例如下：

實例(Python 3.0+)

#!/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('IT研修', 'www.xuhuhu.com') 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__ : 列印，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
  • __truediv__: 除運算
  • __mod__: 求餘運算
  • __pow__: 乘方

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，我們可以對類的專有方法進行重載，實例如下：

實例(Python 3.0+)

#!/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)