零基础入门学python|Python基础——类和对象类和对象|继承|python

文章目录

- 对象 = 属性 + 方法
- self是什么
- 公有和私有
- 继承
- - 调用未绑定的父类方法
  - 使用super函数
- 多重继承
- 组合
- 构造和析构
- - _ _init_ _(self[, ...])构造方法
  - _ _new_ _(cls[, ...])方法
  - _ _del_ _(self)析构方法
- 什么是绑定
- 一些相关的BIF

对象 = 属性 + 方法我们前面其实已经接触过封装的概念，把乱七八糟的数据扔进列表里面，这是一种封装，是数据层面的封装；把常用的代码段打包成一个函数，这也是一种封装，是语句层面的封装；现在我们要学习的对象，也是一种封装的思想，对象的来源是模拟真是世界，将数据和代码都封装在了一起。
打个比方，乌龟就是真实世界的一个对象，通常会从两个部分来描述它。
（1）从静态的特征描述：例如，绿色的，有四条腿，有外壳等等，这是静态一方面的描述。
（2）从动态的行为描述：例如，它会爬，如果追它，它还会跑，有时还会咬人，睡觉等等，这都是从行为方面进行描述的。
Python中的对象也是如此，一个对象的特征称为“属性”，一个对象的行为称为“方法”。：
如果将乌龟写成代码，将会是下面这样：

class Turtle: # Python中的类名约定以大写字母开头# 特征的描述称为属性，在代码层面看来其实就是变量 color = 'green' legs = 4 shell = True# 方法实际就是函数，通过调用这些函数来完成某些工作 def climb(self): print('向前爬') def run(self): print('向前跑') def bite(self): print('咬人') def sleep(self): print('睡觉')

以上代码定义了对象的特征（属性）和行为（方法），但还不是一个完整的对象，将定义的这些称为类（Class）。需要使用类来创建一个真正的对象，这个对象就叫作这个类的一个实例（Instance），也叫实例对象（Instance Objects）。
举个例子，这就像工厂需要生产一系列玩具，需要先作出这个玩具的模具，然后根据这个模具再进行批量生产。

那么怎么创建真正的实例对象呢？创建一个对象，也叫类的实例化，其实很简单：

# 首先要有上面那一段类的定义 tt = Turtle()

注意：类名后面跟着小括号，这跟调用函数是一样的。所以在Python中，类名约定用大写字母开头，函数用小写字母开头，这样更容易区分。另外，赋值操作并不是必需的，但如果没有把创建好的实例对象赋值给一个变量，这个对象就没办法使用，因为没有引用指向这个实例，最终会被Python的垃圾回收机制自动回收。

如果要调用对象里的方法，使用点操作符（.）即可。

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接下来我们看一段代码，再深入理解一下类、类对象和实例对象三个概念：

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从这个例子可以看出，对实例对象c的count属性进行赋值后，就相当于覆盖了类对象C的count属性。如下图所示，如果没有赋值覆盖，那么引用的是类对象的count属性。

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需要注意的是，类中定义的属性是静态变量，类的属性是与类对象进行绑定，并不会依赖任何它的实例对象。
另外，如果属性的名字跟方法名相同，属性会覆盖方法：

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为了避免名字上的冲突，应该遵守一些约定俗成的规矩：
（1）不要试图在一个类里面定义出所有能想到的特性和方法，应该利用继承和组合机制进行扩展。
（2）用不同的词性命名，如属性名用名词、方法名用动词，并使用驼峰命名法等。

self是什么细心的读者发现对象的方法都会有一个self参数，那么这个self是什么呢？如果你接触过C++，那么你应该很容易对号入座，Python的self其实就相当于C++的this指针。
如果你此前没有接触过任何编程语言，那么简单说，如果把类比作图纸，那么由类实例化后的对象才是真正可以住的房子。根据一张图纸可以设计出成千上万的房子，它们外观都差不多，但是每一个房子都有不同的主人。每个人要找到自己的房子，那self就相当于这里的门牌号，有了self，你就可以轻松找到自己的房子。
Python的self参数就是同一个道理，由一个类可以生成无数个对象，当一个对象方法被调用的时候，对象会将自身的引用作为第一个参数传给该方法，那么Python就知道需要操作哪个对象的方法了。
举个简单的例子：

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公有和私有一般面向对象的编程语言都会区分公有和私有的数据类型，像C++和Java它们使用public和private关键字用于声明数据是公有的还是私有的，但在Python中并没有类似的关键字来修饰。
默认上对象的属性和方法都是公开的，可以直接通过点操作符（.）进行访问：

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为了实现类似私有变量的特征，Python内部采用了一种叫name mangling（名字改编）的技术，在Python中定义私有变量只需要在变量名或函数名前加上“_ _”两个下划线，那么这个函数或变量就会成为私有的了：

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这样，在外部将变量名“隐藏”起来了，理论上如果要访问，就要从内部进行：

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但是认真想一下这个技术的名字name mangling（名字改编），那就不难发现其实Python只是把双下横线开头的变量进行了改名而已。实际上，在外部使用“_类名_ _变量名”即可访问双下横线开头的私有变量了：

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说明：Python目前的私有机制其实是伪私有的，Python的类是没有权限控制的，所有的变量都是可以被外部调用的。

继承举个例子来说明继承。例如现在有个游戏，需要对鱼类进行细分，有金鱼（Goldfish）、鲤鱼（Carp）、三文鱼（Salmon）以及鲨鱼（Shark）。那么我们能不能不要每次都从头到尾去重新定义一个新的鱼类呢？因为我们知道大多数鱼的属性和方法是相似的，如果有一种机制可以让这些相似的东西得以自动传递，那么就方便多了。这就是继承。
继承的语法很简单：
c l a s s 类名（被继承的类） : . . . class 类名（被继承的类）: \\ \quad ... class类名（被继承的类）:...
被继承的类称为基类、父类或超类；继承者称为子类，一个子类可以继承它的父类的任何属性和方法。举个例子：

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需要注意的是，如果子类中定义与父类同名的方法或属性，则会自动覆盖父类对应的方法或属性：

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接下来，尝试写一下开头提到的金鱼（Goldfish）、鲤鱼（Carp）、三文鱼（Salmon）以及鲨鱼（Shark）的例子。

import random as rclass Fish: def __init__(self): self.x = r.randint(0, 10) self.y = r.randint(0, 10)def move(self): # 这里主要演示类的继承机制，就不考虑检查场景边界和移动方向问题 # 假设所有的鱼都是一路向西游 self.x -= 1 print("我的位置是：", self.x, self.y)# 金鱼 class Goldfish(Fish): pass# 鲤鱼 class Carp(Fish): pass#三文鱼 class Salmon(Fish): pass# 上面三种鱼都是食物，直接继承Fish类的全部属性和方法 # 下面定义鲨鱼类，除了继承Fish类的属性和方法，还要添加一个吃的方法 class Shark(Fish): def __init__(self): self.hungry = Truedef eat(self): if self.hungry: print("吃掉你!") self.hungry = False else: print("太饱了，吃不下了~")

首先运行这段代码，然后进行测试：

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同样是继承于Fish类，为什么金鱼（goldfish）可以移动，而鲨鱼（shark）一移动就报错呢？
可以看到报错提示为：Shark对象没有x属性，这是因为在Shark类中，重写了_ _init_ _()方法，但新的_ _init_ _()方法里面没有初始化鲨鱼的x坐标和y坐标，因此调用move()方法就会出错。
那么解决这个问题，只要在鲨鱼类中重写_ _init_ _()方法的时候先调用基类Fish的_ _init_ _()方法。
下面介绍两种可以实现的技术：
（1）调用未绑定的父类方法
（2）使用super函数

调用未绑定的父类方法
什么是调用未绑定的父类方法？举个例子：

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修改之后，再运行下发现鲨鱼也可以成功移动了：

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这里需要注意的是，这个self并不是父类Fish的实例对象，而是子类Shark的实例对象。所以这里说的未绑定是指并不需要绑定父类的实例对象，使用子类的实例对象代替即可。

使用super函数
super函数能够帮助我们自动找到基类的方法，而且还为我们传入了self参数，这样就不需要做这些事情了：

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运行后得到同样的结果：

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多重继承除此之外，Python还支持多重继承，就是可以同时继承多个父类的属性和方法：
c l a s s 类名 ( 父类 1 ，父类 2 ，父类 3 ， . . . ) : . . . class 类名(父类1，父类2，父类3，...):\\ \quad ... class类名(父类1，父类2，父类3，...):...
举个例子：

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这就是基本的多重继承语法，但多重继承很容易导致代码混乱，所以当你不确定是否真的必须使用多重继承的时候，请尽量避免使用它，因为有些时候会出现不可预见的BUG。

组合前面学习了继承的概念，又提到了多重继承，但如果现在我们有了乌龟类、鱼类，现在要求定义一个类，叫水池，水池里要有乌龟和鱼。用多重继承就显得很奇怪，因为水池和乌龟、鱼是不同物种，那怎样把它们组合成一个水池的类呢？
其实在Python中很简单，直接把需要的类放进去实例化就可以了，这就叫组合：

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先运行上段代码，然后测试：

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构造和析构 Python的对象有许多神奇的方法，如果你的对象实现了这些方法中的某一个，那么这个方法就会在特殊情况下被Python所调用，而这一切都是自动发生的。

_ init _(self[, …])构造方法
通常把_ _init_ _()方法称为构造方法，只要实例化一个对象，这个方法就会在对象被创建时自动调用。实例化对象时是可以传入参数的，这些参数会自动传入_ _init_ _()方法中，可以通过重写这个方法来自定义对象的初始化操作。举个例子：

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有些读者可能会问，有些时候在类定义时写_ _init_ _()方法，有时候却没有，这是为什么呢？看下面这个例子：

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

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所以，一般在需要进行初始化的时候才重写_ _init_ _()方法。所以这个_ _init_ _()方法并不是实例化对象时第一个被调用的方法。

_ new _(cls[, …])方法
_ _new_ _()方法才是一个对象实例化的时候所调用的第一个方法。与其他方法不同的是，它的第一个参数不是self而是这个类（cls），而其他的参数会直接传递给_ _init_ _()方法的。
_ _new_ _()方法需要返回一个实例对象，通常是cls这个类实例化的对象，当然你也可以返回其他对象。
_ _new_ _()方法平时很少去重写它，一般让Python用默认的方案执行即可。但是有一种情况需要重写这个方法，就是当继承一个不可变的类型的时候，它的特性就显得尤为重要了。

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_ del _(self)析构方法
如果说_ _init_ _()和_ _new_ _()方法是对象的构造器的话，那么Python也提供了一个析构器，叫作_ _del_ _()方法。当对象将要被销毁的时候，这个方法就会被调用。但是需要注意的是，并非 del x 就相当于自动调用 x._ _del_ _()，_ _del_ _()方法是当垃圾回收机制回收这个对象的时候调用的。举个例子：
【零基础入门学python|Python基础——类和对象】

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什么是绑定前面提到过绑定的概念，那到底什么是绑定呢？Python中严格要求了方法需要有实例才能被调用，这种限制其实就是Python所谓的绑定概念。
有人可能会这么尝试，而且发现也可以调用：

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但是，这样做会有一个问题，就是根据类实例化后的对象根本无法调用里面的函数：

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实际上是由于Python的绑定机制，这里自动把bb对象作为第一个参数传入，所以才会出现TypeError。
再看一个例子：

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_ _dict_ _属性是由一个字典组成，字典中仅有实例对象的属性，不显示类属性和特殊属性，键表示的是属性名，值表示属性相应的数据值。

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现在实例对象dd有了两个新属性，而且这两个属性是仅属于实例对象的：

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为什么会这样？其实这完全归功于self参数：当实例对象dd去调用setXY方法的时候，它传入的第一个参数就是dd，那么self.x = 4, self.y = 5也就相当于dd.x = 4, dd.y = 5，所以在实例对象，甚至类对象中都看不到x和y，是因为这两个属性是只属于实例对象dd的。
如果把类实例删掉，实例对象dd还能否调用printXY方法？答案是可以的：

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一些相关的BIF 下面介绍与类和对象相关的一些BIF（内置函数）。
<1> issubclass(class, classinfo)
如果第一个参数（class）是第二个参数（classinfo）的一个子类，则返回True，否则返回False:

一个类被认为是其自身的子类
classinfo可以是类对象组成的元组，只要class是其中任何一个候选类的子类，则返回True
在其他情况下，会抛出一个TypeError异常

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<2> isinstance(object, classinfo)
如果第一个参数（object）是第二个参数（classinfo）的实例对象，则返回True，否则返回False:

如果object是classinfo的子类的一个实例，也符合条件
如果第一个参数不是对象，则永远返回False
classinfo可以是类对象组成的元组，只要object是其中任何一个候选对象的实例，则返回True
如果第二个参数不是类或者由类对象组成的元组，会抛出一个TypeError异常

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<3> hasattr(object, name)
attr即attribute的缩写，属性的意思。hasattr()方法的作用就是测试一个对象是否有指定的属性。
第一个函数（object）是对象，第二个参数（name）是属性名（属性的字符串名字）。

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<4> getattr(object, name[, default])
返回对象指定的属性值，如果指定的属性不存在，则返回default（可选参数）的值；若没有设置default参数，则抛出AttributeError异常。

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<5> setattr(object, name, value)
与getattr()对应，setattr()可以设置对象中指定属性的值，如果指定的属性不存在，则会新建属性并赋值。

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<6> delattr(object, name)
与setattr()相反，delattr()用于删除对象中指定的属性，如果属性不存在，则抛出AttributeError异常。

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<7> property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)
property()的作用是通过属性来设置属性。说起来有点绕，举个例子：

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property()返回一个可以设置属性的属性，当然如何设置属性还是需要认为来写代码。
第一个参数是获得属性的方法名（例子中是getSize），第二个参数是设置属性的方法名（例子中是setSize），第三个参数是删除属性的方法名（例子中是delSize）。
property()有什么作用呢？在上面的例子中，为用户提供了setSize方法名来设置size属性，并提供getSize方法名来获取属性。但是如果对程序进行修改，就可能需要把setSize和getSize修改为setXSize和getXSize，那就不得不修改用户调用的接口，这样体验就非常不好。
有了property()，那么问题就迎刃而解了，像上面这个例子，为用户访问size属性值提供了x属性，无论内部怎么改动，只需要相应的修改property()的参数，用户仍然只需要去操作x属性即可，没有任何影响。