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面向对象重要的概念就是类(Class)和实例(Instance),类是抽象的模板,而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”,每个对象都拥有相同的方法,但各自的数据可能不同。
先回顾下 OOP 的常用术语:
- 类:对具有相同数据和方法的一组对象的描述或定义。
- 对象:对象是一个类的实例。
- 实例(instance):一个对象的实例化实现。
- 实例属性(instance attribute):一个对象就是一组属性的集合。
- 实例方法(instance method):所有存取或者更新对象某个实例一条或者多条属性的函数的集合。
- 类属性(classattribute):属于一个类中所有对象的属性,不会只在某个实例上发生变化
- 类方法(classmethod):那些无须特定的对象实例就能够工作的从属于类的函数。
类概述
在Python中,定义类是通过class关键字:
- class Student(object):
- pass
class后面紧接着是类名,即Student,类名通常是大写开头的单词,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的。通常,如果没有合适的继承类,就使用object类,这是所有类最终都会继承的类。
定义好了Student类,就可以根据Student类创建出Student的实例,创建实例是通过类名+()实现的:
- >>> bart = Student()
- >>> bart
- <__main__.Student object at 0x10a67a590>
- >>> Student
- <class '__main__.Student'>
可以看到,变量bart指向的就是一个Student的object,后面的0x10a67a590是内存地址,每个object的地址都不一样,而Student本身则是一个类。
可以自由地给一个实例变量绑定属性,比如,给实例bart绑定一个name属性:
- >>> bart.name = 'Bart Simpson'
- >>> bart.name
- 'Bart Simpson'
由于类可以起到模板的作用,因此,可以在创建实例的时候,把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的init方法,在创建实例的时候,就把name,score等属性绑上去。
- class Student(object):
- def __init__(self, name, score):
- self.name = name
- self.score = score
注意到init方法的第一个参数永远是self,表示创建的实例本身,因此,在init方法内部,就可以把各种属性绑定到self,因为self就指向创建的实例本身。
有了init方法,在创建实例的时候,就不能传入空的参数了,必须传入与init方法匹配的参数,但self不需要传,Python解释器自己会把实例变量传进去:
- >>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
- >>> bart.name
- 'Bart Simpson'
- >>> bart.score
- 59
和普通的函数相比,在类中定义的对象函数(还有静态方法,类方法)只有一点不同,就是第一个参数永远是实例变量self,并且,调用时不用传递该参数。
新式类、旧式类
python的新式类是2.2版本引进来的,之前的类叫做经典类或者旧类。Python 2.x 中如果一个类继承于一个基类(可以是自定义类或者其它类)或者继承自 object,则该类为新式类;没有继承的类为经典类。Python 3.x 则全部为新式类。
新式类被赋予了很多新的特性(如:统一了types和classes),并改变了以往经典类的一些内容(如:改变了多继承下方法的执行顺序)。
关于统一类(class)和类型(type),具体看下面的例子
- class OldClass():
- pass
- o = OldClass()
- print o.__class__ # __main__.OldClass
- print type(o) # <type 'instance'>
- class newClass(object):
- pass
- n = newClass()
- print n.__class__ # <class '__main__.newClass'>
- print type(n) # <class '__main__.newClass'>
对象属性
Python 中对象的属性包含对象的所有内容:方法和数据,注意方法也是对象的属性。查找对象的属性时,首先在对象的__dict__ 里面查找,然后是对象所属类的dict,再往后是继承体系中父类(MRO解析)的dict,任意一个地方查找到就终止查找,并且调用 __getattribute__(也有可能是__getattr__) 方法获得属性值。
方法
在 Python 类中有3种方法,即静态方法(staticmethod),类方法(classmethod)和实例方法:
- 对于实例方法,在类里每次定义实例方法的时候都需要指定实例(该方法的第一个参数,名字约定成俗为self)。这是因为实例方法的调用离不开实例,我们必须给函数传递一个实例。假设对象a具有实例方法 foo(self, *args, **kwargs),那么调用的时候可以用 a.foo(*args, **kwargs),或者 A.foo(a, *args, **kwargs),在解释器看来它们是完全一样的。
- 类方法每次定义的时候需要指定类(该方法的第一个参数,名字约定成俗为cls),调用时和实例方法类似需要指定一个类。
- 静态方法其实和普通的方法一样,只不过在调用的时候需要使用类或者实例。之所以需要静态方法,是因为有时候需要将一组逻辑上相关的函数放在一个类里面,便于组织代码结构。一般如果一个方法不需要用到self,那么它就适合用作静态方法。
具体的例子如下:
- def foo(x):
- print "executing foo(%s)"%(x)
- class A(object):
- def foo(self):
- print "executing foo(%s)" % self
- @classmethod
- def class_foo(cls):
- print "executing class_foo(%s)" % cls
- @staticmethod
- def static_foo():
- print "executing static_foo()"
- a = A()
- print a.foo
- print A.foo
- print a.class_foo
- print A.class_foo
- print A.static_foo
- print a.static_foo
- print foo
- # <bound method A.foo of <__main__.A object at 0x10d5f90d0>>
- # <unbound method A.foo>
- # <bound method type.class_foo of <class '__main__.A'>>
- # <bound method type.class_foo of <class '__main__.A'>>
- # <function static_foo at 0x10d5f32a8>
- # <function static_foo at 0x10d5f32a8>
- # <function foo at 0x10d5f1ed8>
在访问类方法的时候有两种方法,分别叫做 未绑定的方法(unbound method) 和 绑定的方法(bound method):
- 未绑定的方法:通过类来引用实例方法返回一个未绑定方法对象。要调用它,你必须显示地提供一个实例作为第一个参数,比如 A.foo。
- 绑定的方法:通过实例访问方法返回一个绑定的方法对象。Python自动地给方法绑定一个实例,所以调用它时不用再传一个实例参数,比如 a.foo。
数据属性
下面创建了一个Student的类,并且实现了这个类的初始化函数"__init__":
- class Student(object):
- count = 0
- books = []
- def __init__(self, name, age):
- self.name = name
- self.age = age
在上面的Student类中,count, books, name 和 age 都被称为类的数据属性,但是它们又分为类数据属性和实例数据属性。直接定义在类体中的属性叫类属性,而在类的方法中定义的属性叫实例属性。
首先看下面代码,展示了对类数据属性和实例数据属性的访问:
- Student.books.extend(["python", "javascript"])
- print "Student book list: %s" %Student.books
- # class can add class attribute after class definition
- Student.hobbies = ["reading", "jogging", "swimming"]
- print "Student hobby list: %s" %Student.hobbies
- print dir(Student)
- # class instance attribute
- wilber = Student("Wilber", 28)
- print "%s is %d years old" %(wilber.name, wilber.age)
- # class instance can add new attribute
- # "gender" is the instance attribute only belongs to wilber
- wilber.gender = "male"
- print "%s is %s" %(wilber.name, wilber.gender)
- # class instance can access class attribute
- wilber.books.append("C#")
- print wilber.books
通过内建函数dir(),或者访问类的字典属性__dict__,这两种方式都可以查看类或者实例有哪些属性。对于类数据属性和实例数据属性,可以总结为:
- 类数据属性属于类本身,可以通过类名进行访问/修改;
- 类数据属性也可以被类的所有实例访问/修改;
- 在类定义之后,可以通过类名动态添加类数据属性,新增的类属性也被类和所有实例共有;
- 实例数据属性只能通过实例访问;
- 在实例生成后,还可以动态添加实例数据属性,但是这些实例数据属性只属于该实例;
再看下面的程序
- class Person:
- name="aaa"
- p1=Person()
- p2=Person()
- p1.name="bbb"
- print p1.name # bbb
- print p2.name # aaa
- print Person.name # aaa
上面程序中,p1.name="bbb"是实例调用了类变量,p1.name一开始是指向的类变量name="aaa",但是在实例的作用域里把类变量的引用改变了,就变成了一个实例变量。self.name不再引用Person的类变量name了。
- class Person:
- name=[]
- p1=Person()
- p2=Person()
- p1.name.append(1)
- print p1.name # [1]
- print p2.name # [1]
- print Person.name # [1]
特殊的类属性
对于所有的类,都有一组特殊的属性:
通过这些属性,可以得到 Student类的一些信息,如下:
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