python 面向对象(进阶篇)

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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 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
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
字段的定义和使用

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:由调用; 至少一个cls参数;执行类方法时,自动将调用该方法的复制给cls
  • 静态方法:由调用;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()
方法的定义和使用

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
属性的定义和使用

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,无需无括号

               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:mp.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_priceobj = 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
实例

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 = Foo.BAR # 自动调用get_bar方法,并获取方法的返回值

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_barobj.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
实例

 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)
Django源码

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.nameclass D(C): def show(self): print C.nameC.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
公有静态字段
class C: __name = "公有静态字段" def func(self): print C.__nameclass D(C): def show(self): print C.__nameC.__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
私有静态字段

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
公有字段
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
私有字段

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

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): passprint 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 Cobj = 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
index.py

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 = 18obj = 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': <function func at 0x10be30f50>, '__init__': <function __init__ at 0x10be30ed8>, '__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. __new__ 和 __metaclass__

阅读以下代码:

class Foo(object): def __init__(self): passobj = 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:<class '__main__.Foo'> 表示,obj 对象由Foo类创建print type(Foo) # 输出:<type 'type'> 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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