Python麵向對象

Python從第一天開始就是麵向對象的語言。正因為如此，創建和使用類和對象是非常地容易。本章將幫助您在使用Python麵向對象編程的技術方麵所有提高。

如果冇有任何以往麵向對象(OO)的編程的經驗，那麼可能要了解一些基本的入門課程就可以了，或者至少某種形式的教學，讓你有了解基本概念。

但是，這裡會比較少地介紹麵向對象編程(OOP)：

OOP術語概述

類: 用戶定義的原型對象，它定義了一套描述類的任何對象的屬性。屬性是數據成員(類變量和實例變量)和方法，通過點符號訪問。
類變量：這是一個類的所有實例共享的變量。類變量在類，但外麵的任何類的方法定義。類變量不被用作經常作為實例變量。
數據成員：保存與類和對象關聯的數據的類變量或實例變量。
函數重載：一個以上的行為特定功能的分配。執行的操作所涉及的對象(自變量)的類型不同而不同。
實例變量：所定義的方法內，隻屬於一個類的當前實例的變量。
繼承：類的特點，即都是由它派生其他類的轉移。
實例：某一類的一個單獨對象。屬於類Circle一個obj對象，例如，是類Circle的一個實例。
實例化：創建一個類的實例。
Method : 一種特殊的函數，函數在類定義中定義。
對象：這是由它的類中定義的數據結構的唯一實例。一個對象包括兩個數據成員(類變量和實例變量)和方法。
運算符重載：一個以上的函數功能，特定的操作符分配。

創建類：

類語句將創建一個新的類定義。類的名稱緊跟在關鍵字class後跟一個冒號，如下所示：

class ClassName:
   'Optional class documentation string'
   class_suite

類有一個文檔字符串，它可以通過類名.__ doc__訪問。
class_suite由所有定義的類成員，數據屬性與函數組件的語句。

例子

下麵是一個簡單的Python類的例子：

class Employee:
   'Common base class for all employees'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

empCount是一個類變量，其值將是這個類的所有實例共享。這可以從類中或外部進行訪問，訪問形式為 Employee.empCount。
第一個方法__init__()是一種特殊的方法，這就是所謂的類構造函數或當創建該類的一個新實例Python調用的初始化方法。
聲明就像正常函數中一樣，不同的是第一個參數到每個方法是類的方法。 Python增加了self參數列表;不需要把調用的方法都它列入。

創建實例對象：

要創建一個類的實例，調用類名並傳遞任何參數給__init__方法接收。

"This would create first object of Employee class"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"This would create second object of Employee class"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

訪問屬性：

可以訪問使用點運算符來訪問對象的屬性。而類變量使用類名來訪問，如下所示：

emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

現在，把所有的概念放在一起：

#!/usr/bin/python

class Employee:
   'Common base class for all employees'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

"This would create first object of Employee class"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"This would create second object of Employee class"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

Name :  Zara ,Salary:  2000
Name :  Manni ,Salary:  5000
Total Employee 2

在任何時候可以添加，刪除或修改類和對象的屬性：

emp1.age = 7  # Add an 'age' attribute.
emp1.age = 8  # Modify 'age' attribute.
del emp1.age  # Delete 'age' attribute.

除了使用正常的語句來訪問屬性，可以使用以下函數：

getattr(obj, name[, default]) : 訪問對象的屬性。
hasattr(obj,name) : 檢查一個屬性是否存在。
setattr(obj,name,value) : 設置一個屬性。如果屬性不存在，那麼它將被創建。
delattr(obj, name) : 要刪除一個屬性。

hasattr(emp1, 'age')    # Returns true if 'age' attribute exists
getattr(emp1, 'age')    # Returns value of 'age' attribute
setattr(emp1, 'age', 8) # Set attribute 'age' at 8
delattr(empl, 'age')    # Delete attribute 'age'

內置的類屬性：

每個Python類會繼續並帶有內置屬性，他們可以使用點運算符像任何其他屬性一樣來訪問：

__dict__ : 字典包含類的命名空間。
__doc__ : 類的文檔字符串，或None如果冇有定義。
__name__: 類名稱。
__module__: 在類中定義的模塊名稱。此屬性是在交互模式其值為“__main__”。
__bases__ : 一個可能是空的元組包含了基類，其在基類列表出現的順序。

對於上麵的類，嘗試訪問這些屬性：

#!/usr/bin/python

class Employee:
   'Common base class for all employees'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

Employee.__doc__: Common base class for all employees
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount':
<function displayCount at 0xb7c84994>, 'empCount': 2, 
'displayEmployee': <function displayEmployee at 0xb7c8441c>, 
'__doc__': 'Common base class for all employees', 
'__init__': <function __init__ at 0xb7c846bc>}

銷毀對象（垃圾回收）：

Python的刪除不需要的對象（內建類型或類的實例），自動釋放內存空間。由Python定期回收的內存塊不再使用的過程被稱為垃圾收集。

Python的垃圾回收器在程序執行過程中運行，當一個對象的引用計數為零時觸發。一個對象的引用計數改變為指向它改變彆名的數量。

當它分配一個新的名字或放置在容器（列表，元組或字典）的對象的引用計數增加。當對象的引用計數減少使用 del 刪除，其基準被重新分配，或者它的引用超出範圍。當一個對象的引用計數變為零，Python會自動地收集它。

a = 40      # Create object <40>
b = a       # Increase ref. count  of <40> 
c = [b]     # Increase ref. count  of <40> 

del a       # Decrease ref. count  of <40>
b = 100     # Decrease ref. count  of <40> 
c[0] = -1   # Decrease ref. count  of <40>

當垃圾回收器銷毀孤立的實例，並回收其空間一般不會注意到。但是，一個類可以實現特殊方法__del__()，稱為析構函數被調用時，該實例將被摧毀。這個方法可以用於清理所用的一個實例的任何非內存資源。

例子：

__del__()析構函數打印實例，它即將被銷毀的類名：

#!/usr/bin/python

class Yiibai:
   def __init( self, x=0, y=0):
      self.x = x
      self.y = y
   def __del__(self):
      class_name = self.__class__.__name__
      print class_name, "destroyed"

pt1 = Yiibai()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # prints the ids of the obejcts
del pt1
del pt2
del pt3

當執行上麵的代碼，它產生以下結果：

3083401324 3083401324 3083401324
Yiibai destroyed

注意：理想情況下，應該定義類的單獨的文件，那麼應該使用import語句將其導入主程序文件。詳細請查看Python- 模塊章節，導入模塊和類的更多細節。

類繼承：

不用從頭開始，可以通過上麵列出的括號父類的新類名後，從一個已經存在的類派生它創建一個類。

子類繼承父類的屬性，可以使用父類的這些屬性，就好像它們是在子類中定義的一樣。子類也可以覆蓋父類的數據成員和方法。

語法

派生類的聲明很像它們的父類; 從基類的列表後給出類名繼承：

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
   'Optional class documentation string'
   class_suite

例子

#!/usr/bin/python

class Parent:        # define parent class
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "Calling parent constructor"

   def parentMethod(self):
      print 'Calling parent method'

   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr

   def getAttr(self):
      print "Parent attribute :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # define child class
   def __init__(self):
      print "Calling child constructor"

   def childMethod(self):
      print 'Calling child method'

c = Child()          # instance of child
c.childMethod()      # child calls its method
c.parentMethod()     # calls parent's method
c.setAttr(200)       # again call parent's method
c.getAttr()          # again call parent's method

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

Calling child constructor
Calling child method
Calling parent method
Parent attribute : 200

類似的方式，可以按如下繼承多個父類的類：

class A:        # define your class A
.....

class B:         # define your calss B
.....

class C(A, B):   # subclass of A and B
.....

可以使用issubclass()或isinstance()函數來檢查兩個類和實例的關係。

issubclass(sub, sup) 如果給定的子類子確實是超sup的子類布爾函數返回true。
isinstance(obj, Class) 如果obj是Class類的實例，或者是類的一個子類的實例布爾函數返回true

重寫方法：

可以覆蓋父類的方法。原因之一重寫父的方法，因為可能想在子類特殊或實現不同的功能。

例子

#!/usr/bin/python

class Parent:        # define parent class
   def myMethod(self):
      print 'Calling parent method'

class Child(Parent): # define child class
   def myMethod(self):
      print 'Calling child method'

c = Child()          # instance of child
c.myMethod()         # child calls overridden method

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

Calling child method

基礎重載方法：

下表列出了一些通用的功能，可以在類重寫中：

SN	方法，說明與調用示例
1	__init__ ( self [,args...] ) 構造函數（任何可選參數）簡單調用 : obj = className(args)
2	__del__( self ) 析構函數，刪除一個對象簡單調用 : del obj
3	__repr__( self ) 可求值的字符串表示形式簡單調用 : repr(obj)
4	__str__( self ) 可打印字符串表示形式簡單調用 : str(obj)
5	__cmp__ ( self, x ) 對象比較簡單調用 : cmp(obj, x)

重載運算符：

假設要創建了一個Vector類來表示二維向量，當使用加運算符來增加他們發生了什麼？最有可能是Python會屌你。

可以，但是定義__add__方法在類中進行矢量相加，再加上操作符的行為會按預期：

例子：

#!/usr/bin/python

class Vector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b

   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print v1 + v2

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

Vector(7,8)

數據隱藏：

對象的屬性可以是或可以不在類定義外部可見。對於這些情況，可以命名以雙下劃線前綴屬性，這些屬性將無法直接讓外部可視。

例子：

#!/usr/bin/python

class JustCounter:
   __secretCount = 0
  
   def count(self):
      self.__secretCount += 1
      print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.__secretCount

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

1
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 12, in <module>
    print counter.__secretCount
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python的保護成員通過內部更改名稱以包含類名。可以訪問這些屬性通過object._className__attrName。如果想更換最後一行，那麼它會工作如下：

.........................
print counter._JustCounter__secretCount

當執行上麵的代碼，產生以下結果：

1
2
2

SN	方法，說明與調用示例
1	__init__ ( self [,args...] ) 構造函數（任何可選參數）簡單調用 : obj = className(args)
2	__del__( self ) 析構函數，刪除一個對象簡單調用 : del obj
3	__repr__( self ) 可求值的字符串表示形式簡單調用 : repr(obj)
4	__str__( self ) 可打印字符串表示形式簡單調用 : str(obj)
5	__cmp__ ( self, x ) 對象比較簡單調用 : cmp(obj, x)