Python類和對(duì)象如何應(yīng)用

這篇文章主要介紹了Python類和對(duì)象如何應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡(jiǎn)單快捷，具有一定借鑒價(jià)值，相信大家閱讀完這篇Python類和對(duì)象如何應(yīng)用文章都會(huì)有所收獲，下面我們一起來(lái)看看吧。

對(duì)象 = 屬性 + 方法

我們前面其實(shí)已經(jīng)接觸過(guò)封裝的概念，把亂七八糟的數(shù)據(jù)扔進(jìn)列表里面，這是一種封裝，是數(shù)據(jù)層面的封裝；把常用的代碼段打包成一個(gè)函數(shù)，這也是一種封裝，是語(yǔ)句層面的封裝；現(xiàn)在我們要學(xué)習(xí)的對(duì)象，也是一種封裝的思想， 對(duì)象的來(lái)源是模擬真是世界，將數(shù)據(jù)和代碼都封裝在了一起。

打個(gè)比方，烏龜就是真實(shí)世界的一個(gè)對(duì)象，通常會(huì)從兩個(gè)部分來(lái)描述它。
（1）從靜態(tài)的特征描述：例如，綠色的，有四條腿，有外殼等等，這是靜態(tài)一方面的描述。
（2）從動(dòng)態(tài)的行為描述：例如，它會(huì)爬，如果追它，它還會(huì)跑，有時(shí)還會(huì)咬人，睡覺(jué)等等，這都是從行為方面進(jìn)行描述的。

Python中的對(duì)象也是如此，一個(gè)對(duì)象的特征稱為“屬性”，一個(gè)對(duì)象的行為稱為“方法”。：

如果將烏龜寫成代碼，將會(huì)是下面這樣：

class Turtle: # Python中的類名約定以大寫字母開(kāi)頭
    
    # 特征的描述稱為屬性，在代碼層面看來(lái)其實(shí)就是變量
    color = 'green'
    legs = 4
    shell = True

    # 方法實(shí)際就是函數(shù)，通過(guò)調(diào)用這些函數(shù)來(lái)完成某些工作
    def climb(self):
        print('向前爬')
    def run(self):
        print('向前跑')
    def bite(self):
        print('咬人')
    def sleep(self):
        print('睡覺(jué)')

以上代碼定義了對(duì)象的特征（屬性）和行為（方法），但還不是一個(gè)完整的對(duì)象，將定義的這些稱為類（Class）。需要使用類來(lái)創(chuàng)建一個(gè)真正的對(duì)象，這個(gè)對(duì)象就叫作這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例（Instance），也叫實(shí)例對(duì)象（Instance Objects）。
舉個(gè)例子，這就像工廠需要生產(chǎn)一系列玩具，需要先作出這個(gè)玩具的模具，然后根據(jù)這個(gè)模具再進(jìn)行批量生產(chǎn)。

那么怎么創(chuàng)建真正的實(shí)例對(duì)象呢？創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，也叫類的實(shí)例化，其實(shí)很簡(jiǎn)單：

# 首先要有上面那一段類的定義
tt = Turtle()

注意：類名后面跟著小括號(hào)，這跟調(diào)用函數(shù)是一樣的。所以在Python中，類名約定用大寫字母開(kāi)頭，函數(shù)用小寫字母開(kāi)頭，這樣更容易區(qū)分。另外，賦值操作并不是必需的，但如果沒(méi)有把創(chuàng)建好的實(shí)例對(duì)象賦值給一個(gè)變量，這個(gè)對(duì)象就沒(méi)辦法使用，因?yàn)闆](méi)有引用指向這個(gè)實(shí)例，最終會(huì)被Python的垃圾回收機(jī)制自動(dòng)回收。

如果要 調(diào)用對(duì)象里的方法，使用點(diǎn)操作符（.） 即可。

接下來(lái)我們看一段代碼，再深入理解一下類、類對(duì)象和實(shí)例對(duì)象三個(gè)概念：

從這個(gè)例子可以看出，對(duì)實(shí)例對(duì)象c的count屬性進(jìn)行賦值后，就相當(dāng)于覆蓋了類對(duì)象C的count屬性。如下圖所示，如果沒(méi)有賦值覆蓋，那么引用的是類對(duì)象的count屬性。

需要注意的是，類中定義的屬性是靜態(tài)變量，類的屬性是與類對(duì)象進(jìn)行綁定，并不會(huì)依賴任何它的實(shí)例對(duì)象。

另外，如果屬性的名字跟方法名相同，屬性會(huì)覆蓋方法：

為了避免名字上的沖突，應(yīng)該遵守一些約定俗成的規(guī)矩：
（1）不要試圖在一個(gè)類里面定義出所有能想到的特性和方法，應(yīng)該利用繼承和組合機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)展。
（2）用不同的詞性命名，如屬性名用名詞、方法名用動(dòng)詞，并使用駝峰命名法等。

self是什么

細(xì)心的讀者發(fā)現(xiàn)對(duì)象的方法都會(huì)有一個(gè)self參數(shù)，那么這個(gè)self是什么呢？如果你接觸過(guò)C++，那么你應(yīng)該很容易對(duì)號(hào)入座，Python的self其實(shí)就相當(dāng)于C++的this指針。

如果你此前沒(méi)有接觸過(guò)任何編程語(yǔ)言，那么簡(jiǎn)單說(shuō)，如果把類比作圖紙，那么由類實(shí)例化后的對(duì)象才是真正可以住的房子。根據(jù)一張圖紙可以設(shè)計(jì)出成千上萬(wàn)的房子，它們外觀都差不多，但是每一個(gè)房子都有不同的主人。每個(gè)人要找到自己的房子，那self就相當(dāng)于這里的門牌號(hào)，有了self，你就可以輕松找到自己的房子。

Python的self參數(shù)就是同一個(gè)道理，由一個(gè)類可以生成無(wú)數(shù)個(gè)對(duì)象，當(dāng)一個(gè)對(duì)象方法被調(diào)用的時(shí)候，對(duì)象會(huì)將自身的引用作為第一個(gè)參數(shù)傳給該方法，那么Python就知道需要操作哪個(gè)對(duì)象的方法了。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

公有和私有

一般面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言都會(huì)區(qū)分公有和私有的數(shù)據(jù)類型，像C++和Java它們使用public和private關(guān)鍵字用于聲明數(shù)據(jù)是公有的還是私有的，但在Python中并沒(méi)有類似的關(guān)鍵字來(lái)修飾。

默認(rèn)上對(duì)象的屬性和方法都是公開(kāi)的，可以直接通過(guò)點(diǎn)操作符（.）進(jìn)行訪問(wèn)：

為了實(shí)現(xiàn)類似私有變量的特征，Python內(nèi)部采用了一種叫name mangling（名字改編）的技術(shù)，在Python中定義私有變量只需要在變量名或函數(shù)名前加上“_ _”兩個(gè)下劃線，那么這個(gè)函數(shù)或變量就會(huì)成為私有的了：

這樣，在外部將變量名“隱藏”起來(lái)了，理論上如果要訪問(wèn)，就要從內(nèi)部進(jìn)行：

但是認(rèn)真想一下這個(gè)技術(shù)的名字name mangling（名字改編），那就不難發(fā)現(xiàn)其實(shí)Python只是把雙下橫線開(kāi)頭的變量進(jìn)行了改名而已。實(shí)際上，在外部使用“_類名_ _變量名”即可訪問(wèn)雙下橫線開(kāi)頭的私有變量了：

說(shuō)明：Python目前的私有機(jī)制其實(shí)是偽私有的，Python的類是沒(méi)有權(quán)限控制的，所有的變量都是可以被外部調(diào)用的。

繼承

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明繼承。例如現(xiàn)在有個(gè)游戲，需要對(duì)魚類進(jìn)行細(xì)分，有金魚（Goldfish）、鯉魚（Carp）、三文魚（Salmon）以及鯊魚（Shark）。那么我們能不能不要每次都從頭到尾去重新定義一個(gè)新的魚類呢？因?yàn)槲覀冎来蠖鄶?shù)魚的屬性和方法是相似的，如果有一種機(jī)制可以讓這些相似的東西得以自動(dòng)傳遞，那么就方便多了。這就是繼承。

繼承的語(yǔ)法很簡(jiǎn)單：

c l a s s 類 名 （ 被 繼 承 的 類 ） : . . . class 類名（被繼承的類）: \\ \quad ... class類名（被繼承的類）:...

被繼承的類稱為基類、父類或超類；繼承者稱為子類，一個(gè)子類可以繼承它的父類的任何屬性和方法。

舉個(gè)例子：

需要注意的是，如果子類中定義與父類同名的方法或?qū)傩?，則會(huì)自動(dòng)覆蓋父類對(duì)應(yīng)的方法或?qū)傩?/strong>：

接下來(lái)，嘗試寫一下開(kāi)頭提到的金魚（Goldfish）、鯉魚（Carp）、三文魚（Salmon）以及鯊魚（Shark）的例子。

import random as r
class Fish:
    def __init__(self):
        self.x = r.randint(0, 10)
        self.y = r.randint(0, 10)
    def move(self):
        # 這里主要演示類的繼承機(jī)制，就不考慮檢查場(chǎng)景邊界和移動(dòng)方向問(wèn)題
        # 假設(shè)所有的魚都是一路向西游
        self.x -= 1
        print("我的位置是：", self.x, self.y)
# 金魚
class Goldfish(Fish):
    pass
# 鯉魚
class Carp(Fish):
    pass
#三文魚
class Salmon(Fish):
    pass
# 上面三種魚都是食物，直接繼承Fish類的全部屬性和方法
# 下面定義鯊魚類，除了繼承Fish類的屬性和方法，還要添加一個(gè)吃的方法
class Shark(Fish):
    def __init__(self):
        self.hungry = True
    def eat(self):
        if self.hungry:
            print("吃掉你!")
            self.hungry = False
        else:
            print("太飽了，吃不下了~")

首先運(yùn)行這段代碼，然后進(jìn)行測(cè)試：

同樣是繼承于Fish類，為什么金魚（goldfish）可以移動(dòng)，而鯊魚（shark）一移動(dòng)就報(bào)錯(cuò)呢？
可以看到報(bào)錯(cuò)提示為：Shark對(duì)象沒(méi)有x屬性，這是因?yàn)樵赟hark類中，重寫了_ _init_ _()方法，但新的_ _init_ _()方法里面沒(méi)有初始化鯊魚的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，因此調(diào)用move()方法就會(huì)出錯(cuò)。
那么解決這個(gè)問(wèn)題，只要在鯊魚類中重寫_ _init_ _()方法的時(shí)候先調(diào)用基類Fish的_ _init_ _()方法。

下面介紹兩種可以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)：

• （1）調(diào)用未綁定的父類方法

• （2）使用super函數(shù)

調(diào)用未綁定的父類方法

什么是調(diào)用未綁定的父類方法？舉個(gè)例子：

修改之后，再運(yùn)行下發(fā)現(xiàn)鯊魚也可以成功移動(dòng)了：

這里需要注意的是，這個(gè)self并不是父類Fish的實(shí)例對(duì)象，而是子類Shark的實(shí)例對(duì)象。所以這里說(shuō)的未綁定是指并不需要綁定父類的實(shí)例對(duì)象，使用子類的實(shí)例對(duì)象代替即可。

使用super函數(shù)

super函數(shù)能夠幫助我們自動(dòng)找到基類的方法，而且還為我們傳入了self參數(shù)，這樣就不需要做這些事情了：

運(yùn)行后得到同樣的結(jié)果：

多重繼承

除此之外，Python還支持多重繼承，就是可以同時(shí)繼承多個(gè)父類的屬性和方法：

c l a s s 類 名 ( 父 類 1 ， 父 類 2 ， 父 類 3 ， . . . ) : . . . class 類名(父類1，父類2，父類3，...):\\ \quad ... class類名(父類1，父類2，父類3，...):...

舉個(gè)例子：

這就是基本的多重繼承語(yǔ)法，但多重繼承很容易導(dǎo)致代碼混亂，所以當(dāng)你不確定是否真的必須使用多重繼承的時(shí)候，請(qǐng)盡量避免使用它，因?yàn)橛行r(shí)候會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見(jiàn)的BUG。

組合

前面學(xué)習(xí)了繼承的概念，又提到了多重繼承，但如果現(xiàn)在我們有了烏龜類、魚類，現(xiàn)在要求定義一個(gè)類，叫水池，水池里要有烏龜和魚。用多重繼承就顯得很奇怪，因?yàn)樗睾蜑觚?、魚是不同物種，那怎樣把它們組合成一個(gè)水池的類呢？
其實(shí)在Python中很簡(jiǎn)單，直接把需要的類放進(jìn)去實(shí)例化就可以了，這就叫組合：

先運(yùn)行上段代碼，然后測(cè)試：

構(gòu)造和析構(gòu)

Python的對(duì)象有許多神奇的方法，如果你的對(duì)象實(shí)現(xiàn)了這些方法中的某一個(gè)，那么這個(gè)方法就會(huì)在特殊情況下被Python所調(diào)用，而這一切都是自動(dòng)發(fā)生的。

_ _init_ _(self[, …])構(gòu)造方法

通常把_ _init_ _()方法稱為構(gòu)造方法，只要實(shí)例化一個(gè)對(duì)象，這個(gè)方法就會(huì)在對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)調(diào)用。實(shí)例化對(duì)象時(shí)是可以傳入?yún)?shù)的，這些參數(shù)會(huì)自動(dòng)傳入_ _init_ _()方法中，可以通過(guò)重寫這個(gè)方法來(lái)自定義對(duì)象的初始化操作。

舉個(gè)例子：

有些讀者可能會(huì)問(wèn)，有些時(shí)候在類定義時(shí)寫_ _init_ _()方法，有時(shí)候卻沒(méi)有，這是為什么呢？看下面這個(gè)例子：

這里需要注意的是，_ _init_ _()方法的返回值一定是None，不能是其他：

所以，一般在需要進(jìn)行初始化的時(shí)候才重寫_ _init_ _()方法。所以這個(gè)_ _init_ _()方法并不是實(shí)例化對(duì)象時(shí)第一個(gè)被調(diào)用的方法。

_ _new_ _(cls[, …])方法

_ _new_ _()方法才是一個(gè)對(duì)象實(shí)例化的時(shí)候所調(diào)用的第一個(gè)方法。與其他方法不同的是，它的第一個(gè)參數(shù)不是self而是這個(gè)類（cls），而其他的參數(shù)會(huì)直接傳遞給_ _init_ _()方法的。

_ _new_ _()方法需要返回一個(gè)實(shí)例對(duì)象，通常是cls這個(gè)類實(shí)例化的對(duì)象，當(dāng)然你也可以返回其他對(duì)象。

_ _new_ _()方法平時(shí)很少去重寫它，一般讓Python用默認(rèn)的方案執(zhí)行即可。但是有一種情況需要重寫這個(gè)方法，就是當(dāng)繼承一個(gè)不可變的類型的時(shí)候，它的特性就顯得尤為重要了。

_ _del_ _(self)析構(gòu)方法

如果說(shuō)_ _init_ _()和_ _new_ _()方法是對(duì)象的構(gòu)造器的話，那么Python也提供了一個(gè)析構(gòu)器，叫作_ _del_ _()方法。當(dāng)對(duì)象將要被銷毀的時(shí)候，這個(gè)方法就會(huì)被調(diào)用。但是需要注意的是，并非 del x 就相當(dāng)于自動(dòng)調(diào)用 x._ _del_ _()，_ _del_ _()方法是當(dāng)垃圾回收機(jī)制回收這個(gè)對(duì)象的時(shí)候調(diào)用的。 舉個(gè)例子：

什么是綁定

前面提到過(guò)綁定的概念，那到底什么是綁定呢？Python中嚴(yán)格要求了方法需要有實(shí)例才能被調(diào)用，這種限制其實(shí)就是Python所謂的綁定概念。

有人可能會(huì)這么嘗試，而且發(fā)現(xiàn)也可以調(diào)用：

但是，這樣做會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，就是根據(jù)類實(shí)例化后的對(duì)象根本無(wú)法調(diào)用里面的函數(shù)：

實(shí)際上是由于Python的綁定機(jī)制，這里自動(dòng)把bb對(duì)象作為第一個(gè)參數(shù)傳入，所以才會(huì)出現(xiàn)TypeError。

再看一個(gè)例子：

_ _dict_ _屬性是由一個(gè)字典組成，字典中僅有實(shí)例對(duì)象的屬性，不顯示類屬性和特殊屬性，鍵表示的是屬性名，值表示屬性相應(yīng)的數(shù)據(jù)值。

現(xiàn)在實(shí)例對(duì)象dd有了兩個(gè)新屬性，而且這兩個(gè)屬性是僅屬于實(shí)例對(duì)象的：

為什么會(huì)這樣？其實(shí)這完全歸功于self參數(shù)：當(dāng)實(shí)例對(duì)象dd去調(diào)用setXY方法的時(shí)候，它傳入的第一個(gè)參數(shù)就是dd，那么self.x = 4, self.y = 5也就相當(dāng)于dd.x = 4, dd.y = 5，所以在實(shí)例對(duì)象，甚至類對(duì)象中都看不到x和y，是因?yàn)?strong>這兩個(gè)屬性是只屬于實(shí)例對(duì)象dd的。

如果把類實(shí)例刪掉，實(shí)例對(duì)象dd還能否調(diào)用printXY方法？答案是可以的：

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