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Python 面向对象(进阶篇)

Python开发者 • 6 年前 • 793 次点击  

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来源:Mr.Seven

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上一篇《Python 面向对象(初级篇)》文章介绍了面向对象基本知识:


  • 面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用

  • 类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用(可以讲多函数中公用的变量封装到对象中)

  • 对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数

  • 面向对象三大特性:封装、继承和多态


本篇将详细介绍Python 类的成员、成员修饰符、类的特殊成员。


类的成员


类的成员可以分为三大类:字段、方法和属性


注:所有成员中,只有普通字段的内容保存对象中,即:根据此类创建了多少对象,在内存中就有多少个普通字段。而其他的成员,则都是保存在类中,即:无论对象的多少,在内存中只创建一份。


一、字段


字段包括:普通字段和静态字段,他们在定义和使用中有所区别,而最本质的区别是内存中保存的位置不同,


  • 普通字段属于对象

  • 静态字段属于类


class Province:

 

    # 静态字段

    country '中国'

 

    def __init__(self, name):

 

        # 普通字段

        self.name = name

 

 

# 直接访问普通字段

obj = Province('河北省')

print obj.name

 

# 直接访问静态字段

Province.country


由上述代码可以看出【普通字段需要通过对象来访问】【静态字段通过类访问】,在使用上可以看出普通字段和静态字段的归属是不同的。其在内容的存储方式类似如下图:



由上图可是:


  • 静态字段在内存中只保存一份

  • 普通字段在每个对象中都要保存一份


应用场景: 通过类创建对象时,如果每个对象都具有相同的字段,那么就使用静态字段


二、方法


方法包括:普通方法、静态方法和类方法,三种方法在内存中都归属于类,区别在于调用方式不同。


  • 普通方法:由对象调用;至少一个self参数;执行普通方法时,自动将调用该方法的对象赋值给self;

  • 类方法:由类调用; 至少一个cls参数;执行类方法时,自动将调用该方法的类复制给cls;

  • 静态方法:由类调用;无默认参数;


class Foo:

 

    def __init__(self , name):

        self.name = name

 

    def ord_func(self):

        """ 定义普通方法,至少有一个self参数 """

 

        # print self.name

        print '普通方法'

 

    @classmethod

    def class_func(cls):

        """ 定义类方法,至少有一个cls参数 """

 

        print '类方法'

 

    @staticmethod

    def static_func():

        """ 定义静态方法 ,无默认参数"""

 

        print '静态方法'

 

 

# 调用普通方法

f = Foo()

f.ord_func()

 

# 调用类方法

Foo.class_func()

 

# 调用静态方法

Foo.static_func ()



相同点:对于所有的方法而言,均属于类(非对象)中,所以,在内存中也只保存一份。


不同点:方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。


三、属性  


如果你已经了解Python类中的方法,那么属性就非常简单了,因为Python中的属性其实是普通方法的变种。


对于属性,有以下三个知识点:


  • 属性的基本使用

  • 属性的两种定义方式


1、属性的基本使用


# ############### 定义 ###############

class Foo:

 

    def func(self):

        pass

 

    # 定义属性

    @property

    def prop(self):

        pass

# ############### 调用 ###############

foo_obj = Foo()

 

foo_obj.func()

foo_obj.prop   #调用属性



由属性的定义和调用要注意一下几点:


  • 定义时,在普通方法的基础上添加 @property 装饰器;

  • 定义时,属性仅有一个self参数

  • 调用时,无需括号

  • 方法:foo_obj.func()

  • 属性:foo_obj.prop


注意:属性存在意义是:访问属性时可以制造出和访问字段完全相同的假象


属性由方法变种而来,如果Python中没有属性,方法完全可以代替其功能。


实例:对于主机列表页面,每次请求不可能把数据库中的所有内容都显示到页面上,而是通过分页的功能局部显示,所以在向数据库中请求数据时就要显示的指定获取从第m条到第n条的所有数据(即:limit m,n),这个分页的功能包括:


  • 根据用户请求的当前页和总数据条数计算出 m 和 n

  • 根据m 和 n 去数据库中请求数据


# ############### 定义 ###############

class Pager:

    

    def __init__(self, current_page):

        # 用户当前请求的页码(第一页、第二页...)

        self.current_page = current_page

        # 每页默认显示10条数据

        self.per_items = 10

 

 

    @property

    def start(self):

        val = (self.current_page - 1) * self.per_items

        return val

 

    @property

    def end(self):

        val = self.current_page * self.per_items

        return val

 

# ############### 调用 ###############

 

p = Pager(1)

p.start 就是起始值,即:m

p.end   就是结束值,即:n


从上述可见,Python的属性的功能是:属性内部进行一系列的逻辑计算,最终将计算结果返回。


2、属性的两种定义方式


属性的定义有两种方式:


  • 装饰器 即:在方法上应用装饰器

  • 静态字段 即:在类中定义值为property对象的静态字段


装饰器方式:在类的普通方法上应用@property装饰器


我们知道Python中的类有经典类和新式类,新式类的属性比经典类的属性丰富。( 如果类继object,那么该类是新式类 )


经典类,具有一种@property装饰器(如上一步实例)


# ############### 定义 ###############    

class Goods:

 

    @property

    def price(self):

        return "wupeiqi"

# ############### 调用 ###############

obj = Goods()

result = obj .price  # 自动执行 @property 修饰的 price 方法,并获取方法的返回值


新式类,具有三种@property装饰器


# ############### 定义 ###############

class Goods(object):

 

    @property

    def price(self):

        print '@property'

 

    @price.setter

    def price(self, value):

        print '@price.setter'

 

    @price.deleter

    def price(self):

        print '@price.deleter'

 

# ############### 调用 ###############

obj = Goods()

 

obj.price          # 自动执行 @property 修饰的 price 方法,并获取方法的返回值

 

obj.price = 123    # 自动执行 @price.setter 修饰的 price 方法,并将  123 赋值给方法的参数

 

del obj.price      # 自动执行 @price.deleter 修饰的 price 方法


注:经典类中的属性只有一种访问方式,其对应被 @property 修饰的方法

新式类中的属性有三种访问方式,并分别对应了三个被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修饰的方法


由于新式类中具有三种访问方式,我们可以根据他们几个属性的访问特点,分别将三个方法定义为对同一个属性:获取、修改、删除


class Goods(object):

 

    def __init__(self):

        # 原价

        self.original_price = 100

        # 折扣

         self.discount = 0.8

 

    @property

    def price(self):

        # 实际价格 = 原价 * 折扣

        new_price = self.original_price * self.discount

        return new_price

 

    @price. setter

    def price(self, value):

        self.original_price = value

 

    @price.deltter

    def price(self, value):

        del self.original_price

 

obj = Goods ()

obj.price         # 获取商品价格

obj.price = 200   # 修改商品原价

del obj.price     # 删除商品原价


静态字段方式,创建值为property对象的静态字段


当使用静态字段的方式创建属性时,经典类和新式类无区别


class Foo:

 

    def get_bar(self):

        return 'wupeiqi'

 

    BAR = property(get_bar)

 

obj = Foo()

reuslt = obj.BAR        # 自动调用get_bar方法,并获取方法的返回值

print reuslt


property的构造方法中有个四个参数


  • 第一个参数是方法名,调用 对象.属性 时自动触发执行方法

  • 第二个参数是方法名,调用 对象.属性 = XXX 时自动触发执行方法

  • 第三个参数是方法名,调用 del 对象.属性 时自动触发执行方法

  • 第四个参数是字符串,调用 对象.属性.__doc__ ,此参数是该属性的描述信息


class Foo

 

    def get_bar(self):

        return 'wupeiqi'

 

    # *必须两个参数

     def set_bar(self, value):

        return return 'set value' + value

 

    def del_bar(self):

        return 'wupeiqi'

 

    BAR property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...')

 

obj = Foo()

 

obj.BAR              # 自动调用第一个参数中定义的方法:get_bar

obj.BAR = "alex"     # 自动调用第二个参数中定义的方法:set_bar方法,并将“alex”当作参数传入

del Foo.BAR          # 自动调用第三个参数中定义的方法:del_bar方法

obj.BAE.__doc__       # 自动获取第四个参数中设置的值:description...


由于静态字段方式创建属性具有三种访问方式,我们可以根据他们几个属性的访问特点,分别将三个方法定义为对同一个属性:获取、修改、删除


class Goods(object):

 

    def __init__(self):

        # 原价

        self.original_price = 100

        # 折扣

        self.discount = 0.8

 

    def get_price(self) :

        # 实际价格 = 原价 * 折扣

        new_price = self.original_price * self.discount

        return new_price

 

    def set_price(self, value):

        self.original_price = value

 

    def del_price(self, value):

        del self.original_price

 

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '价格属性描述...')

 

obj = Goods()

obj.PRICE         # 获取商品价格

obj .PRICE = 200   # 修改商品原价

del obj.PRICE     # 删除商品原价


注意:Python WEB框架 Django 的视图中 request.POST 就是使用的静态字段的方式创建的属性


class WSGIRequest(http.HttpRequest):

    def __init__(self, environ):

        script_name = get_script_name( environ)

        path_info = get_path_info(environ)

        if not path_info:

            # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing

            # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to

            # operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force

            # the path like this, but should be harmless.

            path_info = '/'

        self.environ = environ

        self.path_info = path_info

        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'), path_info.lstrip('/'))

        self.META = environ

        self. META['PATH_INFO'] = path_info

        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name

        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()

        _, content_params = cgi.parse_header( environ.get('CONTENT_TYPE', ''))

        if 'charset' in content_params:

            try:

                codecs.lookup(content_params['charset'])

            except LookupError:

                pass

            else:

                self.encoding = content_params['charset']

        self._post_parse_error = False

        try:

            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))

        except (ValueError, TypeError):

            content_length = 0

        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'], content_length)

        self._read_started = False

        self. resolver_match = None

 

    def _get_scheme(self):

        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

 

    def _get_request(self):

        warnings.warn('`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or '

                      '`request.POST` instead.', RemovedInDjango19Warning, 2)

        if not hasattr(self, '_request'):

            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)

        return self._request

 

    @cached_property

    def GET(self):

        # The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.

        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING', '')

        return http. QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)

    

    # ############### 看这里看这里  ###############

    def _get_post(self):

        if not hasattr(self, '_post'):

            self. _load_post_and_files()

        return self._post

 

    # ############### 看这里看这里  ###############

    def _set_post(self, post):

        self._post = post

 

    @cached_property

    def COOKIES(self):

        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE', '')

        return http.parse_cookie(raw_cookie)

 

    def _get_files(self):

        if not hasattr(self , '_files'):

            self._load_post_and_files()

        return self._files

 

    # ############### 看这里看这里  ###############

    POST = property(_get_post, _set_post)

    

    FILES = property(_get_files )

    REQUEST = property(_get_request)


所以,定义属性共有两种方式,分别是【装饰器】和【静态字段】,而【装饰器】方式针对经典类和新式类又有所不同。


类成员的修饰符


类的所有成员在上一步骤中已经做了详细的介绍,对于每一个类的成员而言都有两种形式:


  • 公有成员,在任何地方都能访问

  • 私有成员,只有在类的内部才能方法


私有成员和公有成员的定义不同:私有成员命名时,前两个字符是下划线。(特殊成员除外,例如:__init__、__call__、__dict__等)


class C:

    def __init__(self):

        self.name = '公有字段'

        self.__foo = "私有字段"


私有成员和公有成员的访问限制不同:


静态字段


  • 公有静态字段:类可以访问;类内部可以访问;派生类中可以访问

  • 私有静态字段:仅类内部可以访问;


class C:

 

    name = "公有静态字段"

 

    def func(self):

        print C.name

 

class D(C):

 

    def show(self):

        print C .name

 

 

C.name         # 类访问

 

obj = C()

obj.func()     # 类内部可以访问

 

obj_son = D()

obj_son.show() # 派生类中可以访问


class C:

 

    __name = "公有静态字段"

 

    def func(self):

        print C.__name

 

class D(C):

 

    def show(self):

        print C.__name

 

 

C. __name       # 类访问            ==> 错误

 

obj = C()

obj.func()     # 类内部可以访问     ==> 正确

 

obj_son = D()

obj_son.show() # 派生类中可以访问   ==> 错误


普通字段


  • 公有普通字段:对象可以访问;类内部可以访问;派生类中可以访问

  • 私有普通字段:仅类内部可以访问;


ps:如果想要强制访问私有字段,可以通过 【对象._类名__私有字段明 】访问(如:obj._C__foo),不建议强制访问私有成员。


class C:

    

    def __init__(self):

        self.foo = "公有字段"

 

    def func(self):

        print self.foo  # 类内部访问

 

class D(C):

    

    def show(self):

        print self .foo # 派生类中访问

 

obj = C()

 

obj.foo     # 通过对象访问

obj.func()  # 类内部访问

 

obj_son = D();

obj_son.show()  # 派生类中访问


class C:

    

    def __init__ (self):

        self.__foo = "私有字段"

 

    def func(self):

        print self.foo  # 类内部访问

 

class D(C):

    

    def show(self) :

        print self.foo # 派生类中访问

 

obj = C()

 

obj.__foo     # 通过对象访问    ==> 错误

obj.func()  # 类内部访问        ==> 正确

 

obj_son = D();

obj_son.show()  # 派生类中访问  ==> 错误


方法、属性的访问于上述方式相似,即:私有成员只能在类内部使用


ps:非要访问私有属性的话,可以通过 对象._类__属性名


类的特殊成员


上文介绍了Python的类成员以及成员修饰符,从而了解到类中有字段、方法和属性三大类成员,并且成员名前如果有两个下划线,则表示该成员是私有成员,私有成员只能由类内部调用。无论人或事物往往都有不按套路出牌的情况,Python的类成员也是如此,存在着一些具有特殊含义的成员,详情如下:


1. __doc__


表示类的描述信息


class Foo:

    """ 描述类信息,这是用于看片的神奇 """

 

    def func(self):

        pass

 

print Foo.__doc__

#输出:类的描述信息


2. __module__ 和 __class__


__module__ 表示当前操作的对象在那个模块


__class__ 表示当前操作的对象的类是什么


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

 

class C:

 

    def __init__(self):

        self.name = 'wupeiqi'

 

lib/aa.py


from lib.aa import C

 

obj = C()

print obj.__module__  # 输出 lib.aa,即:输出模块

print obj.__class__      # 输出 lib.aa.C,即:输出类


3. __init__


构造方法,通过类创建对象时,自动触发执行。


class Foo:

 

     def __init__(self, name):

        self.name = name

        self.age = 18

 

 

obj = Foo('wupeiqi') # 自动执行类中的 __init__ 方法


4. __del__


析构方法,当对象在内存中被释放时,自动触发执行。


注:此方法一般无须定义,因为Python是一门高级语言,程序员在使用时无需关心内存的分配和释放,因为此工作都是交给Python解释器来执行,所以,析构函数的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的。


class Foo:

 

    def __del__( self):

        pass


5. __call__


对象后面加括号,触发执行。


注:构造方法的执行是由创建对象触发的,即:对象 = 类名() ;而对于 __call__ 方法的执行是由对象后加括号触发的,即:对象() 或者 类()()


class Foo:

 

    def __init__(self):

        pass

    

    def __call__(self, *args, **kwargs):

 

        print '__call__'

 

 

obj = Foo() # 执行 __init__

obj()       # 执行 __call__


6. __dict__


类或对象中的所有成员


上文中我们知道:类的普通字段属于对象;类中的静态字段和方法等属于类,即:



class Province:

 

    country = 'China'

 

    def __init__(self, name, count):

        self.name = name

        self.count = count

 

    def func(self, *args, **kwargs):

        print 'func'

 

# 获取类的成员,即:静态字段、方法、

print Province.__dict__

# 输出:{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': , '__init__': , '__doc__': None}

 

obj1 = Province('HeBei', 10000)

print obj1.__dict__

# 获取 对象obj1 的成员

# 输出:{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

 

obj2 = Province('HeNan', 3888)

print obj2.__dict__

# 获取 对象obj1 的成员

# 输出:{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}


7. __str__


如果一个类中定义了__str__方法,那么在打印 对象 时,默认输出该方法的返回值。


class Foo:

 

    def __str__(self):

        return 'wupeiqi'

 

 

obj = Foo()

print obj

# 输出:wupeiqi


8、__getitem__、__setitem__、__delitem__


用于索引操作,如字典。以上分别表示获取、设置、删除数据


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getitem__(self, key):

        print '__getitem__',key

    def __setitem__(self, key, value):

        print '__setitem__',key,value

    def __delitem__(self, key):

        print '__delitem__',key

obj = Foo()

result = obj['k1']      # 自动触发执行 __getitem__

obj['k2'] = 'wupeiqi'   # 自动触发执行 __setitem__

del obj['k1']           # 自动触发执行 __delitem__


9、__getslice__、__setslice__、__delslice__


该三个方法用于分片操作,如:列表


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo (object):

    def __getslice__(self, i, j):

        print '__getslice__',i,j

    def __setslice__(self, i, j , sequence):

        print '__setslice__',i,j

    def __delslice__(self, i, j):

        print '__delslice__',i,j

obj = Foo()

obj[-1:1]                   # 自动触发执行 __getslice__

obj[0:1] = [11,22,33,44]    # 自动触发执行 __setslice__

del obj[0: 2]                # 自动触发执行 __delslice__


10. __iter__


用于迭代器,之所以列表、字典、元组可以进行for循环,是因为类型内部定义了 __iter__


class Foo(object):

    pass

 

 

obj = Foo()

 

for i in obj:

    print i

    

# 报错:TypeError: 'Foo' object is not iterable


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

 

class Foo(object):

    

    def __iter__(self):

        pass

 

obj = Foo()

 

for i in obj:

    print i

 

# 报错:TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType'


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

 

class Foo(object):

 

    def __init__(self, sq):

        self.sq = sq

 

    def __iter__(self):

        return iter(self.sq)

 

obj = Foo([11,22,33,44])

 

for i in obj:

    print i


以上步骤可以看出,for循环迭代的其实是 iter([11,22,33,44]) ,所以执行流程可以变更为:


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33, 44])

for i in obj:

    print i


#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

 

obj = iter([11,22,33,44])

 

while True:

    val = obj.next()

    print val


11. __new__ 和 __metaclass__


阅读以下代码:


class Foo(object):

    def __init__(self):

        pass

obj = Foo()   # obj是通过Foo类实例化的对象


上述代码中,obj 是通过 Foo 类实例化的对象,其实,不仅 obj 是一个对象,Foo类本身也是一个对象,因为在Python中一切事物都是对象


如果按照一切事物都是对象的理论:obj对象是通过执行Foo类的构造方法创建,那么Foo类对象应该也是通过执行某个类的 构造方法 创建。


print type(obj ) # 输出:     表示,obj 对象由Foo类创建

print type(Foo) # 输出:              表示,Foo类对象由 type 类创建


所以,obj对象是Foo类的一个实例,Foo类对象是 type 类的一个实例,即:Foo类对象 是通过type类的构造方法创建。


那么,创建类就可以有两种方式:


a). 普通方式


class Foo(object):

 

    def func(self):

        print 'hello wupeiqi'


b).特殊方式(type类的构造函数)


def func(self):

    print 'hello wupeiqi'

 

Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})

#type第一个参数:类名

#type第二个参数:当前类的基类

#type第三个参数:类的成员


==》 类 是由 type 类实例化产生


那么问题来了,类默认是由 type 类实例化产生,type类中如何实现的创建类?类又是如何创建对象?


答:类中有一个属性 __metaclass__,其用来表示该类由 谁 来实例化创建,所以,我们可以为 __metaclass__ 设置一个type类的派生类,从而查看 类 创建的过程。



class MyType(type):

 

    def __init__(self, what, bases =None, dict=None):

        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

 

    def __call__(self, *args, ** kwargs):

        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

 

        self.__init__(obj)

 

class Foo(object):

 

    __metaclass__ = MyType

 

    def __init__(self, name):

        self.name = name

 

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        return object.__new__(cls, * args, **kwargs)

 

# 第一阶段:解释器从上到下执行代码创建Foo类

# 第二阶段:通过Foo类创建obj对象

obj = Foo()


以上就是面向对象进阶篇的所有内容,欢迎拍砖…


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