面向对象

• **类(Class): **用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
• 方法： 类中定义的函数。
• 类变量： 类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
• 数据成员： 类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
• 方法重写： 如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
• 局部变量： 定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
• 实例变量： 在类的声明中，属性是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
• 继承： 即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
• 实例化： 创建一个类的实例，类的具体对象。
• 对象： 通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

class MyClass:
    """一个简单的类实例"""
    i = 12345
    def f(self):
        return 'hello world'
 
# 实例化类
x = MyClass()
 
# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性 i 为：", x.i)
print("MyClass 类的方法 f 输出为：", x.f())

类

类属性与方法

类的成员包括属性（attribute）与方法（method）两种。例子：

class MyClass:
    """
    This is a class that can meow!
    """
    animal = "cat"  # An attribute
    def talk(self):  # A method
        return "Meow"

# An instance of the class
a = MyClass()
print(a.animal, a.talk())
cat Meow

上例中的 self 表示类的实例，所有类内部的方法都需要把该参数放在首位（你也不可不用 self 而使用 this 等，但是 self 是惯例）。例如，self.animal 就表示了实例的 animal 属性。这与 C# 等语言中的“this.animal”是类似的。

下例证明了 self 代表的实质是类的实例，而不是类本身。

class EgClass:
    def __init__(self):
        print(self)  # 实例，有对应地址
        print(self.__class__)  # 类

a = EgClass()
<__main__.EgClass object at 0x000002531C0AF860>
<class '__main__.EgClass'>

类的私有属性和方法

__private_method ：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用 ，不能在类的外部调用。

类的私有属性格式与私有方法相同

方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法

class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print ('调用父类方法')
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print ('调用子类方法')
 
c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
#结果
调用子类方法
调用父类方法

构造函数：__init__()

类的构造函数是 __init__() （左右均为双下划线），用于初始化实例。在声明实例(实例化)时，该函数自动被调用。

class MyClass2:
    def __init__(self, animal="cat"):
        self.animal = animal

a = MyClass2("dog")
a.animal
'dog'

self代表类的实例，而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的 第一个参数名称 , 按照惯例它的名称是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)
 
t = Test()
t.prt()
<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test
#self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类

类的静态方法、普通方法、类方法

静态方法 : 用 @staticmethod 装饰的不带 self 参数的方法叫做静态方法，类的静态方法可以没有参数，可以直接使用类名调用。

普通方法 : 默认有个self参数，且只能被对象调用。

类方法 : 默认有个 cls 参数，可以被类和对象调用，需要加上 @classmethod 装饰器。

class Classname:
    @staticmethod
    def fun():
        print('静态方法')

    @classmethod
    def a(cls):
        print('类方法')

    # 普通方法
    def b(self):
        print('普通方法')

封装

类的重要特性是封装性，即部分变量只能在其内部修改或访问，不能从类的外部进行处理。Python 中的封装非常简单，只要把属性或方法的名称前缀设置为双下划线即可。

由此可见，构造函数 __init__() 是最基本的一个私有方法。一个例子：

class MyClass3:
    def __init__(self, animal="cat"):
        self.__animal = animal
        self.__foo()
    def __foo(self):
        self.__animal = "rabbit"
    def show(self):
        print(self.__animal)

a = MyClass3("dog")
a.show()
rabbit

如果想直接调用 __foo() 或者 __animal，都会被禁止，产生 AttributeError。

# a.__animal  # AttributeError

要注意，前后均添加了双下划线的属性，如 name ，表示特殊属性而不是私有属性，是可以从外部访问的。

继承

子类（派生类 DerivedClassName）会继承父类（基类 BaseClassName）的属性和方法。

下面是一个著名的猫与狗的例子；类 Cat 与 Dog 都继承自 Animal，同时也都重载了方法 talk()。

class Animal:
    def talk(self):
        pass # 表示定义留空

class Cat(Animal): # 从Animal 继承
    def talk(self): # 重写talk()
        print('Meow')

class Dog(Animal):
    def talk(self):
        print('Woof')

a, b = Cat(), Dog()
a.talk() # 'Meow'
b.talk() # 'Woof'
Meow
Woof

通过 isinstance() 函数可以判断一个对象是否是某个类（或其子类）的实例：

print(isinstance(a, Cat), isinstance(a, Animal))
True True
或者：

type(a).__name__
'Cat'

当然，类也可以多继承。写在左侧的类的属性与方法，在继承时会被优先采用。例如：

class Pet:
    def talk(self):
        print("Pet")

class Cat2(Pet, Cat):
    pass

a = Cat2()
a.talk()
Pet

@property 装饰器

装饰器 @property 可以被用于限制类属性的读写行为。比如，一个普通的类，如果想封装一个属性，却允许从外部读取它的值，一般我们用 getter 函数实现：

class Person:
    def __init__(self):
        self.__name = "Py"
    def get_name(self):
        return self.__name
a = Person()
a.get_name()
'Py'

不得不说这实在是麻烦了，代码里一堆 get 函数满天飞并不令人愉快。而且还不能忘记它是一个函数，需要在尾部加上括号。

装饰器 @property 可以将一个方法伪装成同名的属性，因此装饰了 getter 函数后，调用时就不用加上尾部的括号了：

class Person:
    def __init__(self):
        self.__name = "Py"
  
    @property   #相當於getter方法
    def name(self):
        return self.__name
a = Person()
a.name
'Py'

而且，如果你想从外部修改该属性的值，会产生错误：

a.name = 1
---------------------------------------------------------------------------

AttributeError                            Traceback (most recent call last)

<ipython-input-97-8c607f2aa25b> in <module>()
----> 1 a.name = 1


AttributeError: can't set attribute

但同时，我们也可以指定其 setter 函数（该装饰器 @age.setter 在用 @property 装饰 age 方法后会自动生成），让属性修改成为可能，甚至附加修改条件：

class Person:
    def __init__(self):
        self.__age = 20
  
    @property  
    def age(self):
        return self.__age
  
    @age.setter
    def age(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError("Age should be an integer.")
        else:
            self.__age = value

a = Person()
a.age = 30
a.age
30

不传入整数会报错：

a.age = 0.5
---------------------------------------------------------------------------

ValueError                                Traceback (most recent call last)

<ipython-input-100-001bfa8fe26b> in <module>()
----> 1 a.age = 0.5


<ipython-input-98-83364d5faa13> in age(self, value)
     10     def age(self, value):
     11         if not isinstance(value, int):
---> 12             raise ValueError("Age should be an integer.")
     13         else:
     14             self.__age = value


ValueError: Age should be an integer.

类的特殊属性与方法

属性 __dict__

首先是 __dict__属性，用于查看类的属性与方法，返回一个字典。

a = MyClass()
MyClass.__dict__
mappingproxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'MyClass' objects>,
              '__doc__': '\n    This is a class that can meow!\n    ',
              '__module__': '__main__',
              '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'MyClass' objects>,
              'animal': 'cat',
              'talk': <function __main__.MyClass.talk>})

需要注意的是，此时实例 a 的属性没有被更改过，实例的 dict 是一个空字典：

print(a.__dict__, a.animal)
{} cat

类的 __dict__ 方法下的同名键，与实例具有相同值。

MyClass.__dict__["animal"]
'cat'

一旦被从外部更改，实例 a 的 dict 字典就不再为空。

a.animal = "dog"
print(a.__dict__, a.animal)
{'animal': 'dog'} dog

属性 __slots__

从上面可以看到，非私有的类属性可以从外部更改值，而且属性还能直接从外部增加。slots 属性的作用就在于使类的属性不能从外部进行更改、追加。它能够限制属性滥用，并在优化内存上也有意义。

class MySlotClass():
    __slots__ = ("meow", "woof")
    def __init__(self):
        self.meow = "Meow"
        self.woof = "Woof"
  
a = MySlotClass()
MySlotClass.__dict__
mappingproxy({'__doc__': None,
              '__init__': <function __main__.MySlotClass.__init__>,
              '__module__': '__main__',
              '__slots__': ('meow', 'woof'),
              'meow': <member 'meow' of 'MySlotClass' objects>,
              'woof': <member 'woof' of 'MySlotClass' objects>})

此时，如果使用 a.__dict__，结果不会返回空字典，而是会报错。

运算符重载

Python 提供了运算符重载的功能。

class Vector:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b
   
    def __add__(self, another):
        if isinstance(another, Vector):
            c, d = another.a, another.b
        else:
            c, d = another, another
        return Vector(self.a + c, self.b + d)
  
    def __radd__(self, another):
        return self.__add__(another)
  
    def __neg__(self):
        return Vector(-self.a, -self.b)
  
    def __sub__(self, another):
        return self.__add__(-another)
  
    def __str__(self):
        return "Vector({},{})".format(self.a, self.b)

v1 = Vector(0,3)
v2 = Vector(5,-2)
print(v1 - 1, -v2, v1 + v2, v1 - v2)
Vector(-1,2) Vector(-5,2) Vector(5,1) Vector(-5,5)

其中，__repr__() 与 __str__() 的主要区别在于，前者在交互式步骤中显示结果，后者在 print 函数中显示结果。

例如上例，如果直接输入 v1，不会以 “Vector(0,3)”的形式显示。

v1  # 在类中附加定义： __repr__ = __str__ 即可解决问题。
<__main__.Vector at 0x2531c129c88>

迭代行为

在类中也能定义迭代行为，需要 iter () 与 next () 方法。

# 该例改编自官方文档
class MyClass4:
    def __init__(self, lst):
        self.data = lst
        self.__index = len(lst)
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        if self.__index == 0:
            raise StopIteration
        self.__index -= 1
        return self.data[self.__index]

a = MyClass4("Meow")
for char in a:
    print(char)
w
o
e
M