10. python入门速通教程之类、继承类、类中的特殊方法

淩亂°似流年 2022-09-11 09:19 74阅读 0赞

python 学习过程中，对新手来说，最难的就是面向对象部分了，但又不得不把它掌握。

> 在 python 中所有的内容都是对象

## python 中的类 ##

学习面向对象，第一个知识点就是类，它可以看成是对象的设计图，通过提炼各种相似对象的属性和方法，然后形成一个“模板”，就是类。

在正式开始前，一定要明确一个类可以实例化出多个对象实例，这句话中也包含了，对象、实例、类之间的关系，一定要理解清楚。

类是在程序中实例化对象的设计图

**类的定义**  
使用关键字 `class` 定义类，`class` 后面为类名，类名一般采用驼峰命名法，即 `MyClass`，单词首字母大写。

class MyClass:
        pass
    
    
    c = MyClass()
    c.name = "橡皮擦"
    print(c.name)

类的调用与函数类似，使用 `类名()` 即可，上述 `MyClass` 是一个空白类（设计图），调用类之后赋值给变量 `c`，此时的 `c` 就是类的一个实例对象，一般简称为实例或对象。

使用点号 `.`，可以给对象添加**属性**，每个对象都可以添加自己的属性。

当然一个类可以实例化出多个对象

class MyClass:
        pass
    
    
    c1 = MyClass()
    c1.name = "橡皮擦"
    print(c1.name)
    
    c2 = MyClass()
    c2.name = "大象"
    print(c1.name)
    print(c2.name)

\*\*类的初始化方法 `__init__` \*\*  
在类中可以直接定义类初始化时的方法 `__init__`，该方法在实例生成时执行，类中的方法与普通的函数存在一个小的差异，就是类中的方法必须带有关键字 `self`，即实例本身，该关键字可以为任意变量名，只是约定俗成为 `self`。

声明一个类，并给类增加一个初始化方法。

# 定义类
    class MyClass:
    	# 初始化方法，第一个参数为对象本身 self，第二个参数为实例化时必须传递的参数
        def __init__(self, name):
            print(name)
    
    # 类的调用，只需要传递 name 参数即可
    c = MyClass("橡皮擦")

在初始化方法中，可以直接给 `self` 绑定属性，例如下述代码：

class MyClass:
        def __init__(self, name):
            # 将传递进来的 name 参数绑定到对象(self)上
            self.name = name
    
    
    c = MyClass("橡皮擦")
    print(c.name)

**类的定义是一个抽象概念的过程**  
下面将通过一个简单类定义的过程，为你展示类的抽象过程。

我们要定义一个学生类，这个类是一个设计图，用它可以实例化出多个学生对象。

首先定义一个空类：

class Student:
    	pass

接下来要思考的是，在类调用（实例化）初始化时就传递学生姓名与性别，可以大幅度提高类的便捷性。

class Student:
        def __init__(self, name, sex):
            self.name = name
            self.sex = sex

学生类具备属性之后，一个学生还应该具备跑这一动作，动作就是方法，就是类内部的函数。

class Student:
        def __init__(self, name, sex):
            self.name = name
            self.sex = sex
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))

除了跑步以外，学生还具备跳高动作，继续增加一个类方法

class Student:
        def __init__(self, name, sex):
            self.name = name
            self.sex = sex
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))
    
        def jump(self):
            print("我是{0}，{1}生，可以跳高".format(self.name, self.sex))

到此为止，一个 `Student` 类就已经定义完毕了，可以拿着这个设计图去实例化学生了。

xiao_ming = Student("小明", "男")
    xiao_hong = Student("小红", "女")
    
    xiao_ming.run()
    xiao_hong.jump()

在类的定义过程中，内部的方法（函数）第一个关键字一定不要丢掉。

**属性转为私有属性**

在 python 中有个约定俗称的规则，在属性或者方法名称前，增加一个下划线 `_`，表示该属性或者方法仅在类的内部使用。

class Student:
        def __init__(self, name, sex, age):
            self.name = name
            self.sex = sex
            self._age = age
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))
    
        def jump(self):
            print("我是{0}，{1}生，可以跳高".format(self.name, self.sex))
    
    
    xiao_ming = Student("小明", "男", 19)
    xiao_hong = Student("小红", "女", 20)
    
    xiao_ming.run()
    xiao_hong.jump()
    
    # 调用私有属性，可以掉到，但是请遵守约定规则
    print(xiao_hong._age)

上述代码，你可以手动的去调用 `_age`，从而获取到 `age` 属性，更加严格的办法是在属性或者方法前增加两个下划线 `__`，此时手动调用属性无法获取。

class Student:
        def __init__(self, name, sex, age, weight):
            self.name = name
            self.sex = sex
            self._age = age
            self.__weight = weight
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))
    
        def jump(self):
            print("我是{0}，{1}生，可以跳高".format(self.name, self.sex))
    
    
    xiao_ming = Student("小明", "男", 19, 180)
    xiao_hong = Student("小红", "女", 20, 90)
    
    xiao_ming.run()
    xiao_hong.jump()
    
    # 调用私有属性，可以掉到，但是请遵守约定规则
    print(xiao_hong._age)
    
    # 无法调用两个下划线的属性
    print(xiao_hong.__weight)

错误提示如下所示

AttributeError: 'Student' object has no attribute '__weight'

这里真实的情况也是无法避免被调用，只是增加两个下划线之后，名称在内部被置换成其它名称了，看上去是被隐藏掉了。

## 继承类以及面向对象的高级特征 ##

在 python 中编写类之后，有时需要给类扩展功能，此时最直接的办法就是继承类。

类的继承就是以某一个类为**基类**来制作新的类。这里的**基类**也叫做超类，继承自**超类**创建的类，为**子类**。

Python 支持多重继承，将多个类组合成一个新的类。

类继承的语法格式如下（包括多重继承）

class 类名称(超类1,超类2,超类3,...):
    	pass

在子类中可以对超类的方法进行重写，简单理解就是在子类重新定义一个与超类同名的方法。

class Student:
        def __init__(self, name, sex, age, weight):
            self.name = name
            self.sex = sex
            self._age = age
            self.__weight = weight
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))
    
        def jump(self):
            print("我是{0}，{1}生，可以跳高".format(self.name, self.sex))
    
    
    class Mid_Student(Student):
    	# 重写超类方法
        def run(self):
            print("我重新了超类的 run 方法")
    
    
    xiao_ming = Student("小明", "男", 19, 180)
    xiao_hong = Mid_Student("小红", "女", 20, 90)
    
    # 调用子类的 run Fangfa
    xiao_hong.run()

**在子类的初始化方法中，可以调用超类的初始化方法**  
该处关键词为 `super`，使用 `super` 调用超类方法是由于在 python 中，重写方法是完全覆盖原有内容，例如下述代码：

class Student:
        def __init__(self, name, sex, age, weight):
            self.name = name
            self.sex = sex
            self._age = age
            self.__weight = weight
    
        def run(self):
            print("我是{0}，我可以跑步".format(self.name))
    
        def jump(self):
            print("我是{0}，{1}生，可以跳高".format(self.name, self.sex))
    
    
    class Mid_Student(Student):
    	# __init__ 方法将超类中的初始化方法完全覆盖
        def __init__(self, card_id):
            self.card_id = card_id
    
        def run(self):
            print("我重新了超类的 run 方法")
    
    
    xiao_hong = Mid_Student(10086)
    
    # 报错，没有该属性
    print(xiao_hong.name)

如果希望继续使用超类的属性，可以使用 `super` 函数解决。

class Mid_Student(Student):
        def __init__(self, name, sex, age, weight, card_id):
        	# 通过 super 函数向 Student 类传参
            super().__init__(name, sex, age, weight)
            self.card_id = card_id
    
        def run(self):
            print("我重新了超类的 run 方法")
    
    
    xiao_hong = Mid_Student("小红", "女", 19, 100, 10086)
    
    print(xiao_hong.name)

在 python 中是可以给对象实例任意添加属性的，例如下述代码：

class MyClass:
        pass
    
    
    c = MyClass()
    c.name = "橡皮擦"
    
    print(c.name)

那是否存在限制任意添加属性的办法呢？有的。  
使用 `__slots__` 属性即可限制属性的添加。

class MyClass:
        __slots__ = ['name', 'age']
        pass
    
    
    c = MyClass()
    c.name = "橡皮擦"
    c.age = 19
    c.sex = "女"
    
    print(c.name)

运行代码会出现如下错误：`AttributeError: 'MyClass' object has no attribute 'sex'`。

## 类中的特殊方法 ##

在上文提及的 `__init__` 是类的初始化方法，与之相同的还有一些其它特殊方法。

*  `__add__` 和 `__iadd__`：当对象使用 `+` 和 `+=` 运算符时，被调用；
 *  `__sub__` 和 `__isub__`：当对象使用 `-` 和 `-=` 运算符时，被调用；
 *  `__mul__` 和 `__imul__`：当对象使用 `*` 和 `*=` 运算符时，被调用；
 *  `_truediv__` 和 `itruediv`：当对象使用 `/` 和 `/=` 运算符时，被调用；

相同的规则还有 `__floordiv__` 和 `__ifloordiv__`，`__and__`，`__or__`，这些都可以算作类内部定义算术运算符。

比较运算符也可以在类内部进行重定义。

*  `__eq__`：使用 `==` 运算符时，被调用；
 *  `__ne__`：使用 `!=` 时被调用；
 *  `__lt__`：使用 `<` 被调用；
 *  `__gt__`：使用 `>` 被调用；

类型转换也存在一些特殊方法。

*  `__int__`：被内置函数 `int()` 调用时使用的方法；
 *  `__float__`：被内置函数 `float()` 调用时使用的方法；
 *  `__str__`：被 `str()` 调用时使用的方法；
 *  `__repr__`：返回对象的字符串表示方法；
 *  `__bytes__`：被 `bytes()` 调用时使用的方法；
 *  `__format__`：被 `format()` 格式化字符串时用到的方法。

*如果你定义一个容器类型的类，那还有如下特殊方法可用*

*  `__len__`：调用 `len()` 函数时使用；
 *  `__getitem__`：如果想让对象具备按索引获取的形式，定义该方法；
 *  `__setitem__`：通过索引设置值；
 *  `__delitem__`：使用 `del` 删除对象中元素时，被调用；
 *  `__iter__`：被 `iter` 等迭代类代码调用时；
 *  `__contains__`：使用 `in` 运算符时被调用。

*其它几个特殊方法*

*  `__call__`：将对象向函数一样调用；
 *  `__del__`：删除对象时被调用；
 *  `__hash__`：使用 `hash` 函数时被调用。

## 写在后面 ##

以上内容就是本文的全部内容，希望对学习路上的你有所帮助~

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