乾貨 | 全面深入理解 Python 面向對象

05-27

來自專欄 FlyAI 人工智慧

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武沛齊
http://www.cnblogs.com/wupeiqi/

本篇將詳細介紹Python 類的成員、成員修飾符、類的特殊成員。

類的成員

類的成員可以分為三大類：欄位、方法和屬性

註：所有成員中，只有普通欄位的內容保存對象中，即：根據此類創建了多少對象，在內存中就有多少個普通欄位。而其他的成員，則都是保存在類中，即：無論對象的多少，在內存中只創建一份。

一、欄位

欄位包括：普通欄位和靜態欄位，他們在定義和使用中有所區別，而最本質的區別是內存中保存的位置不同，

普通欄位屬於對象
靜態欄位屬於類

class Province: # 靜態欄位 country ＝中國 def __init__(self, name): # 普通欄位 self.name = name# 直接訪問普通欄位obj = Province(河北省)print obj.name# 直接訪問靜態欄位Province.country

由上述代碼可以看出【普通欄位需要通過對象來訪問】【靜態欄位通過類訪問】，在使用上可以看出普通欄位和靜態欄位的歸屬是不同的。其在內容的存儲方式類似如下圖：

由上圖可是：

靜態欄位在內存中只保存一份
普通欄位在每個對象中都要保存一份

應用場景：通過類創建對象時，如果每個對象都具有相同的欄位，那麼就使用靜態欄位

二、方法

方法包括：普通方法、靜態方法和類方法，三種方法在內存中都歸屬於類，區別在於調用方式不同。

普通方法：由對象調用；至少一個self參數；執行普通方法時，自動將調用該方法的對象賦值給self；
類方法：由類調用；至少一個cls參數；執行類方法時，自動將調用該方法的類複製給cls；
靜態方法：由類調用；無默認參數；

class Foo: def __init__(self, name): self.name = name def ord_func(self): """ 定義普通方法，至少有一個self參數 """ # print self.name print 普通方法 @classmethod def class_func(cls): """ 定義類方法，至少有一個cls參數 """ print 類方法 @staticmethod def static_func(): """ 定義靜態方法，無默認參數""" print 靜態方法# 調用普通方法f = Foo()f.ord_func()# 調用類方法Foo.class_func()# 調用靜態方法Foo.static_func()

相同點：對於所有的方法而言，均屬於類（非對象）中，所以，在內存中也只保存一份。

不同點：方法調用者不同、調用方法時自動傳入的參數不同。

三、屬性

如果你已經了解Python類中的方法，那麼屬性就非常簡單了，因為Python中的屬性其實是普通方法的變種。

對於屬性，有以下兩個知識點：

屬性的基本使用
屬性的兩種定義方式

1、屬性的基本使用

# ############### 定義 ###############class Foo: def func(self): pass # 定義屬性 @property def prop(self): pass# ############### 調用 ###############foo_obj = Foo()foo_obj.func()foo_obj.prop #調用屬性

由屬性的定義和調用要注意一下幾點：

定義時，在普通方法的基礎上添加 @property 裝飾器；
定義時，屬性僅有一個self參數
調用時，無需括弧

方法：foo_obj.func()

屬性：foo_obj.prop

注意：屬性存在意義是：訪問屬性時可以製造出和訪問欄位完全相同的假象

屬性由方法變種而來，如果Python中沒有屬性，方法完全可以代替其功能。

實例：對於主機列表頁面，每次請求不可能把資料庫中的所有內容都顯示到頁面上，而是通過分頁的功能局部顯示，所以在向資料庫中請求數據時就要顯示的指定獲取從第m條到第n條的所有數據（即：limit m,n），這個分頁的功能包括：

根據用戶請求的當前頁和總數據條數計算出 m 和 n
根據m 和 n 去資料庫中請求數據

# ############### 定義 ###############class Pager: def __init__(self, current_page): # 用戶當前請求的頁碼（第一頁、第二頁...） self.current_page = current_page # 每頁默認顯示10條數據 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# ############### 調用 ###############p = Pager(1)p.start 就是起始值，即：mp.end 就是結束值，即：n

從上述可見，Python的屬性的功能是：屬性內部進行一系列的邏輯計算，最終將計算結果返回。

2、屬性的兩種定義方式

屬性的定義有兩種方式：

裝飾器即：在方法上應用裝飾器
靜態欄位即：在類中定義值為property對象的靜態欄位

裝飾器方式：在類的普通方法上應用@property裝飾器

我們知道Python中的類有經典類和新式類，新式類的屬性比經典類的屬性豐富。（如果類繼object，那麼該類是新式類）
經典類，具有一種@property裝飾器（如上一步實例）

# ############### 定義 ###############
class Goods:
@property
def price(self):
return "wupeiqi"
# ############### 調用 ###############
obj = Goods()
result = obj.price # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的返回值
新式類，具有三種@property裝飾器
# ############### 定義 ###############

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

# ############### 調用 ###############
obj = Goods()
obj.price # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的返回值
obj.price = 123 # 自動執行 @price.setter 修飾的 price 方法，並將 123 賦值給方法的參數
del obj.price # 自動執行 @price.deleter 修飾的 price 方法
註：經典類中的屬性只有一種訪問方式，其對應被 @property 修飾的方法
新式類中的屬性有三種訪問方式，並分別對應了三個被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修飾的方法
由於新式類中具有三種訪問方式，我們可以根據他們幾個屬性的訪問特點，分別將三個方法定義為對同一個屬性：獲取、修改、刪除
class Goods(object):
def __init__(self):

# 原價
self.original_price = 100
# 折扣
self.discount = 0.8
@property
def price(self):
# 實際價格 = 原價 * 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_price
obj = Goods()
obj.price # 獲取商品價格
obj.price = 200 # 修改商品原價
del obj.price # 刪除商品原價

靜態欄位方式，創建值為property對象的靜態欄位

當使用靜態欄位的方式創建屬性時，經典類和新式類無區別

class Foo:
def get_bar(self):
return wupeiqi
BAR = property(get_bar)
obj = Foo()
reuslt = obj.BAR # 自動調用get_bar方法，並獲取方法的返回值
print reuslt
property的構造方法中有個四個參數

第一個參數是方法名，調用 對象.屬性 時自動觸發執行方法
第二個參數是方法名，調用 對象.屬性＝ XXX 時自動觸發執行方法
第三個參數是方法名，調用 del 對象.屬性 時自動觸發執行方法
第四個參數是字元串，調用 對象.屬性.__doc__ ，此參數是該屬性的描述信息

class Foo:

def get_bar(self):

return wupeiqi

# *必須兩個參數

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 # 自動調用第一個參數中定義的方法：get_bar

obj.BAR = "alex" # 自動調用第二個參數中定義的方法：set_bar方法，並將「alex」當作參數傳入

del Foo.BAR # 自動調用第三個參數中定義的方法：del_bar方法

obj.BAE.__doc__ # 自動獲取第四個參數中設置的值：description...

由於靜態欄位方式創建屬性具有三種訪問方式，我們可以根據他們幾個屬性的訪問特點，分別將三個方法定義為對同一個屬性：獲取、修改、刪除

class Goods(object):

def __init__(self):

# 原價

self.original_price = 100

# 折扣

self.discount = 0.8

def get_price(self):

# 實際價格 = 原價 * 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, 價格屬性描述...)

obj = Goods()

obj.PRICE # 獲取商品價格

obj.PRICE = 200 # 修改商品原價

del obj.PRICE # 刪除商品原價

注意：Python WEB框架 Django 的視圖中 request.POST 就是使用的靜態欄位的方式創建的屬性

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 theyd 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)

# ############### 看這裡看這裡 ###############

def _get_post(self):

if not hasattr(self, _post):

self._load_post_and_files()

return self._post

# ############### 看這裡看這裡 ###############

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

# ############### 看這裡看這裡 ###############

POST = property(_get_post, _set_post)

FILES = property(_get_files)

REQUEST = property(_get_request)

所以，定義屬性共有兩種方式，分別是【裝飾器】和【靜態欄位】，而【裝飾器】方式針對經典類和新式類又有所不同。

類成員的修飾符

類的所有成員在上一步驟中已經做了詳細的介紹，對於每一個類的成員而言都有兩種形式：

公有成員，在任何地方都能訪問
私有成員，只有在類的內部才能方法

私有成員和公有成員的定義不同：私有成員命名時，前兩個字元是下劃線。（特殊成員除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C: def __init__(self): self.name = 公有欄位 self.__foo = "私有欄位"

私有成員和公有成員的訪問限制不同：

靜態欄位

公有靜態欄位：類可以訪問；類內部可以訪問；派生類中可以訪問
私有靜態欄位：僅類內部可以訪問；

class C: name = "公有靜態欄位" def func(self): print C.nameclass D(C): def show(self): print C.nameC.name # 類訪問obj = C()obj.func() # 類內部可以訪問obj_son = D()obj_son.show() # 派生類中可以訪問

class C: __name = "公有靜態欄位" def func(self): print C.__nameclass D(C): def show(self): print C.__nameC.__name # 類訪問 ==> 錯誤obj = C()obj.func() # 類內部可以訪問 ==> 正確obj_son = D()obj_son.show() # 派生類中可以訪問 ==> 錯誤

普通欄位

公有普通欄位：對象可以訪問；類內部可以訪問；派生類中可以訪問
私有普通欄位：僅類內部可以訪問；

ps：如果想要強制訪問私有欄位，可以通過【對象._類名__私有欄位明】訪問（如：obj._C__foo），不建議強制訪問私有成員。

class C: def __init__(self): self.foo = "公有欄位" def func(self): print self.foo 　#　類內部訪問class D(C): def show(self): print self.foo　＃　派生類中訪問obj = C()obj.foo # 通過對象訪問obj.func() # 類內部訪問obj_son = D();obj_son.show() # 派生類中訪問class C: def __init__(self): self.__foo = "私有欄位" def func(self): print self.foo 　#　類內部訪問class D(C): def show(self): print self.foo　＃　派生類中訪問obj = C()obj.__foo # 通過對象訪問 ==> 錯誤obj.func() # 類內部訪問 ==> 正確obj_son = D();obj_son.show() # 派生類中訪問 ==> 錯誤

方法、屬性的訪問於上述方式相似，即：私有成員只能在類內部使用

ps：非要訪問私有屬性的話，可以通過對象._類__屬性名

類的特殊成員

上文介紹了Python的類成員以及成員修飾符，從而了解到類中有欄位、方法和屬性三大類成員，並且成員名前如果有兩個下劃線，則表示該成員是私有成員，私有成員只能由類內部調用。無論人或事物往往都有不按套路出牌的情況，Python的類成員也是如此，存在著一些具有特殊含義的成員，詳情如下：

1. __doc__

　　表示類的描述信息

class Foo: """ 描述類信息，這是用於看片的神奇 """ def func(self): passprint Foo.__doc__#輸出：類的描述信息

2. __module__ 和 __class__

__module__ 表示當前操作的對象在那個模塊

　　__class__ 表示當前操作的對象的類是什麼

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-class C: def __init__(self): self.name = wupeiqifrom lib.aa import Cobj = C()print obj.__module__ # 輸出 lib.aa，即：輸出模塊print obj.__class__ # 輸出 lib.aa.C，即：輸出類

3. __init__

構造方法，通過類創建對象時，自動觸發執行。

class Foo: def __init__(self, name): self.name = name self.age = 18obj = Foo(wupeiqi) # 自動執行類中的 __init__ 方法

4. __del__

析構方法，當對象在內存中被釋放時，自動觸發執行。

註：此方法一般無須定義，因為Python是一門高級語言，程序員在使用時無需關心內存的分配和釋放，因為此工作都是交給Python解釋器來執行，所以，析構函數的調用是由解釋器在進行垃圾回收時自動觸發執行的。

class Foo: def __del__(self): pass

5. __call__

對象後面加括弧，觸發執行。

註：構造方法的執行是由創建對象觸發的，即：對象 = 類名() ；而對於 __call__ 方法的執行是由對象後加括弧觸發的，即：對象() 或者類()()

class Foo: def __init__(self): pass def __call__(self, *args, **kwargs): print __call__obj = Foo() # 執行 __init__obj() # 執行 __call__

6. __dict__

類或對象中的所有成員

上文中我們知道：類的普通欄位屬於對象；類中的靜態欄位和方法等屬於類，即：

class Province: country = China def __init__(self, name, count): self.name = name self.count = count def func(self, *args, **kwargs): print func# 獲取類的成員，即：靜態欄位、方法、print Province.__dict__# 輸出：{country: China, __module__: __main__, func: <function func at 0x10be30f50>, __init__: <function __init__ at 0x10be30ed8>, __doc__: None}obj1 = Province(HeBei,10000)print obj1.__dict__# 獲取對象obj1 的成員# 輸出：{count: 10000, name: HeBei}obj2 = Province(HeNan, 3888)print obj2.__dict__# 獲取對象obj1 的成員# 輸出：{count: 3888, name: HeNan}

7. __str__

如果一個類中定義了__str__方法，那麼在列印對象時，默認輸出該方法的返回值。

class Foo: def __str__(self): return wupeiqiobj = Foo()print obj# 輸出：wupeiqi

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用於索引操作，如字典。以上分別表示獲取、設置、刪除數據

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-class Foo(object): def __getitem__(self, key): print __getitem__,key def __setitem__(self, key, value): print __setitem__,key,value def __delitem__(self, key): print __delitem__,keyobj = Foo()result = obj[k1] # 自動觸發執行 __getitem__obj[k2] = wupeiqi # 自動觸發執行 __setitem__del obj[k1] # 自動觸發執行 __delitem__

9、__getslice__、__setslice__、__delslice__

該三個方法用於分片操作，如：列表

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-class Foo(object): def __getslice__(self, i, j): print __getslice__,i,j def __setslice__(self, i, j, sequence): print __setslice__,i,j def __delslice__(self, i, j): print __delslice__,i,jobj = Foo()obj[-1:1] # 自動觸發執行 __getslice__obj[0:1] = [11,22,33,44] # 自動觸發執行 __setslice__del obj[0:2] # 自動觸發執行 __delslice__

10. __iter__

用於迭代器，之所以列表、字典、元組可以進行for循環，是因為類型內部定義了 __iter__

第一步

class Foo(object): passobj = Foo()for i in obj: print i# 報錯：TypeError: Foo object is not iterable

第二步

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-class Foo(object): def __iter__(self): passobj = Foo()for i in obj: print i# 報錯：TypeError: iter() returned non-iterator of type NoneType

第三步

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-class Foo(object): def __init__(self, sq): self.sq = sq def __iter__(self): return iter(self.sq)obj = Foo([11,22,33,44])for i in obj: print i

以上步驟可以看出，for循環迭代的其實是 iter([11,22,33,44]) ，所以執行流程可以變更為：

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-obj = iter([11,22,33,44])for i in obj: print i

For循環語法內部

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-obj = iter([11,22,33,44])while True: val = obj.next() print val

11. __new__ 和 __metaclass__

閱讀以下代碼：

class Foo(object): def __init__(self): passobj = Foo() # obj是通過Foo類實例化的對象

上述代碼中，obj 是通過 Foo 類實例化的對象，其實，不僅 obj 是一個對象，Foo類本身也是一個對象，因為在Python中一切事物都是對象。

如果按照一切事物都是對象的理論：obj對象是通過執行Foo類的構造方法創建，那麼Foo類對象應該也是通過執行某個類的構造方法創建。

print type(obj) # 輸出：<class __main__.Foo> 表示，obj 對象由Foo類創建print type(Foo) # 輸出：<type type> 表示，Foo類對象由 type 類創建

所以，obj對象是Foo類的一個實例，Foo類對象是 type 類的一個實例，即：Foo類對象是通過type類的構造方法創建。

那麼，創建類就可以有兩種方式：

a). 普通方式

class Foo(object): def func(self): print hello wupeiqi

b).特殊方式（type類的構造函數）

def func(self): print hello wupeiqiFoo = type(Foo,(object,), {func: func})#type第一個參數：類名#type第二個參數：當前類的基類#type第三個參數：類的成員

＝＝》類是由 type 類實例化產生

那麼問題來了，類默認是由 type 類實例化產生，type類中如何實現的創建類？類又是如何創建對象？

答：類中有一個屬性 __metaclass__，其用來表示該類由誰來實例化創建，所以，我們可以為 __metaclass__ 設置一個type類的派生類，從而查看類創建的過程。

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)# 第一階段：解釋器從上到下執行代碼創建Foo類# 第二階段：通過Foo類創建obj對象obj = Foo()

以上就是面向對象進階篇的所有內容，歡迎拍磚...

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