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Python面向对象详解

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    • 类和继承
    • 变量保护
    • 类装饰器

类和继承

Python虽然以函数式著称,但在Python中,万物皆对象,其对面向对象编程是有着非常不错的支持的。类是面向对象的核心数据类型,下面代码就创建了一个Person类。

class Person:count = 0def __init__(self, name, ID):self.name = nameself.ID = IDPerson.count += 1def introduce(self):print(f"I'm {self.name}")def peopleCount(self):print(f"There are {Person.count} persons")p1 = Person("micro", 1)
p2 = Person("cold", 2)
p1.introduce()      # I'm micro
p1.peopleCount()    # There are 2 persons

其中,__init__函数用于类的初始化,参数self表示当前对象。所以创建p1和p2时,两人分别被赋予了不同的姓名和编号,并可通过introduce方法进行调用。

写在类内部、函数外部的变量属于整个类的共有变量,所以每当创建一个新的对象时,count都会加一。所以,无论p1还是p2在调用peopleCount函数时,均回得到共有两人的结果。当然,随着创建对象的增多,这个值也会随之增长。

在一个类中,一般变量被称作成员变量,函数被称作成员函数,也可称为方法。

如果只用一个关键词来形容面向对象,那么这个关键词一定是继承,不能继承的类将和结构体没什么区别。下面是一个继承了【Person】的类。

class Student(Person):def __init__(self, name, ID, grade):super(Student, self).__init__(name, ID)self.grade = gradedef introduce(self):print(f"I'm {self.name}", end=', ')self.getGrade()def getGrade(self):print(f"my grade is {self.grade}")p3.introduce()      # I'm soft, my grade is 4
p3.peopleCount()    # There are 3 persons

在类的继承过程中,如果想连带着继承类的某个方法,那么就可以直接将这个方法省略,比如peopleCount,便直接沿用了Person类中的内容。

相应地,如果重新写了这个函数,那么这个函数就会焕然一新,而与父类的同名方法变得毫无关联,这个过程叫做方法重写。introduce就是这种情况,虽然与Person类有着相同的名字,但输出结果发生了变化。

初始化函数也是一样,如果省略,就会沿用父类的做法;如果重写,就会变得与父类无关。super函数为子类和父类的函数之间架设了一道桥梁,super(Student, self)即可找到Student的父类,并调用其中的函数。所以Student类尽管重写了初始化方法,但也沿用了父类的一些处理,从而节约了代码。

变量保护

在Python中,出于于某些考虑,会对属性加以保护,不得随意访问。比如一个人的年龄,大小倒是无所谓了,但必须得是个数值,如果完全暴露出去,那被人改成字符串麻烦可就大了。

为此,在Python中,如果某个成员以双下划线开头,那么这就是无法被访问的,从而使得变量得以保护。

但另一方面,又不得不围绕这个属性创建一系列方法,最起码就得包括设置和读取的功能,为了让这些功能更易于调用,Python提供了property函数,示例如下

class Private(Person):def set_age(self, age):if type(age)==int:self.__age = agedef get_age(self):return self.__agedef del_age(self):del self.__ageage = property(get_age, set_age, '年龄')p3 = Private("c", 3)
p3.age = 18
print(p3.age)   # 18
p3.__age
'''直接调用会报错
Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Person' object has no attribute '__age'
'''
p3.age = "20"
print(p3.get_age())
print(p3.age)   # 18

其中,_age是一个私有变量,受到保护,无法访问。而age则可以赋值和调用值。但是,当把age的值设为字符串时,并没有响应,可见当赋值的时候,的确是调用了set_age方法。

property提供了装饰器的语法糖,从而上述功能可以写成形如下式的更加简洁的形式,并且添加了删除属性的功能。

class Private(Person):@propertydef age(self):return self.__age@age.setterdef age(self, age):if type(age)==int:self.__age = age@age.deleterdef age(self):del self.__age

在编程时,类内部的很多东西并不想被外界得到,即需要一种访问限制的方法,以避免下列情况的发生

p3.count -= 5
print(p3.count)   # -2

类装饰器

一般来说,在Python类中不加修饰的方法叫做实例方法,即只有经过经过实例化之后,才能调用。但也存在另一种需求,即不创建类的对象,而直接调用类的方法。比如想通过类的方法进行初始化,或者干脆只是把类当作一个函数库。

为此,可以使用类方法和静态方法,这两种方法可直接通过类的名字进行调用。区别在于,类方法会将类自身作为第一个参数传入,而静态方法则完全就是一个函数,某种意义上来讲,似乎和这个类并无关联,示例如下。

class Person:count = 0def __init__(self, name, ID):self.name = nameself.ID = IDPerson.count += 1def introduce(self):print(f"I'm {self.name}")@classmethoddef peopleCount(cls):print(f"There are {cls.count} persons")@classmethoddef alphaMan(cls, name, ID):cls.count -= 1return Person(name, ID)@staticmethoddef add(a,b):return a+b

其中,introduce是实例方法,无需多言。

【classmethod】是类方法的装饰器,上面代码中,peopleCount和alphaMan都是类方法,其第一个参数cls指代的就是Person自身。

【staticmethod】是静态方法修饰器,add方法即为静态方法,可见这个方法的目的是求和,从代码结构来看,实在看不到与Person的半点关联。

示例如下,可见静态方法和类方法均可不经实例化而调用,且前者与普通的函数没什么区别。当调用构造函数创建对象时,count会增加;而创建一个透明人,由于代码中剪掉了一个计数,所以count并不会增加。

Person.add(3,4)         # 7
Person.peopleCount()    # There are 0 persons
p1 = Person("a", 1)
Person.peopleCount()    # There are 1 persons
p2 = Person.alphaMan("b", 2)
Person.peopleCount()    # There are 1 persons

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