Python3 面向對象

Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創建一個類和對象是很容易的。本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。

如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那你可能需要先了解一些面嚮對象語言的一些基本特徵，在頭腦裡頭形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助於你更容易的學習Python的面向對象編程。

接下來我們先來簡單的瞭解下面向對象的一些基本特徵。

面向對象技術簡介

• 類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
• 方法：類中定義的函數。
• 類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。
• 數據成員：類變量或者實例變量用於處理類及其實例對象的相關的數據。
• 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。
• 局部變量：定義在方法中的變量，只作用於當前實例的類。
• 實例變量：在類的聲明中，屬性是用變量來表示的，這種變量就稱為實例變量，實例變量就是一個用 self 修飾的變量。
• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，這是模擬"是一個（is-a）"關係（例圖，Dog是一個Animal）。
• 實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
• 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。

和其它編程語言相比，Python 在儘可能不增加新的語法和語義的情況下加入了類機制。

Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。

對象可以包含任意數量和類型的數據。

類定義

語法格式如下：

class ClassName:
 
 .
 .
 .
 

類實例化後，可以使用其屬性，實際上，創建一個類之後，可以通過類名訪問其屬性。

類對象

類對象支持兩種操作：屬性引用和實例化。

屬性引用使用和 Python 中所有的屬性引用一樣的標準語法：obj.name。

類對象創建後，類命名空間中所有的命名都是有效屬性名。所以如果類定義是這樣:

#!/usr/bin/python3
 
class MyClass:
 """一個簡單的類實例"""
 i = 12345
 def f(self):
 return 'hello world'
 
# 實例化類
x = MyClass()
 
# 訪問類的屬性和方法
print("MyClass 類的屬性 i 為：", x.i)
print("MyClass 類的方法 f 輸出為：", x.f())

以上創建了一個新的類實例並將該對象賦給局部變量 x，x 為空的對象。

類有一個名為 __init__() 的特殊方法（構造方法），該方法在類實例化時會自動調用，像下面這樣：

def __init__(self):
 self.data = []

類定義了 __init__() 方法，類的實例化操作會自動調用 __init__() 方法。如下實例化類 MyClass，對應的 __init__() 方法就會被調用:

x = MyClass()

當然， __init__() 方法可以有參數，參數通過 __init__() 傳遞到類的實例化操作上。例如:

#!/usr/bin/python3
 
class Complex:
 def __init__(self, realpart, imagpart):
 self.r = realpart
 self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i) # 輸出結果：3.0 -4.5

self代表類的實例，而非類

類的方法與普通的函數只有一個特別的區別——它們必須有一個額外的第一個參數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

class Test:
 def prt(self):
 print(self)
 print(self.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的實例，代表當前對象的地址，而 self.class 則指向類。

self 不是 python 關鍵字，我們把他換成 runoob 也是可以正常執行的:

class Test:
 def prt(runoob):
 print(runoob)
 print(runoob.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

類的方法

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 self, 且為第一個參數，self 代表的是類的實例。

#!/usr/bin/python3
 
#類定義
class people:
 #定義基本屬性
 name = ''
 age = 0
 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
 __weight = 0
 #定義構造方法
 def __init__(self,n,a,w):
 self.name = n
 self.age = a
 self.__weight = w
 def speak(self):
 print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
 
# 實例化類
p = people('runoob',10,30)
p.speak()

繼承

Python 同樣支持類的繼承，如果一種語言不支持繼承，類就沒有什麼意義。派生類的定義如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):
 
 .
 .
 .
 

需要注意圓括號中基類的順序，若是基類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找基類中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內。除了類，還可以用表達式，基類定義在另一個模塊中時這一點非常有用:

#!/usr/bin/python3
 
#類定義
class people:
 #定義基本屬性
 name = ''
 age = 0
 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
 __weight = 0
 #定義構造方法
 def __init__(self,n,a,w):
 self.name = n
 self.age = a
 self.__weight = w
 def speak(self):
 print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
 
#單繼承示例
class student(people):
 grade = ''
 def __init__(self,n,a,w,g):
 #調用父類的構函
 people.__init__(self,n,a,w)
 self.grade = g
 #覆寫父類的方法
 def speak(self):
 print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade)) 

 
 
 
s = student('ken',10,60,3)
s.speak()

多繼承

Python同樣有限的支持多繼承形式。多繼承的類定義形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
 
 .
 .
 .
 

需要注意圓括號中父類的順序，若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找父類中是否包含方法。

#!/usr/bin/python3
 
#類定義
class people:
 #定義基本屬性
 name = ''
 age = 0
 #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
 __weight = 0
 #定義構造方法
 def __init__(self,n,a,w):
 self.name = n
 self.age = a
 self.__weight = w
 def speak(self):
 print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
  

#單繼承示例
class student(people):
 grade = ''
 def __init__(self,n,a,w,g):
 #調用父類的構函
 people.__init__(self,n,a,w)
 self.grade = g
 #覆寫父類的方法
 def speak(self):
 print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade))
 
#另一個類，多重繼承之前的準備
class speaker():
 topic = ''
 name = ''
 def __init__(self,n,t):
 self.name = n
 self.topic = t
 def speak(self):
 print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s"%(self.name,self.topic))
 
#多重繼承
class sample(speaker,student):
 a =''
 def __init__(self,n,a,w,g,t):
 student.__init__(self,n,a,w,g)
 speaker.__init__(self,n,t)
 
test = sample("Tim",25,80,4,"Python")
test.speak() #方法名同，默認調用的是在括號中排前地父類的方法

方法重寫

如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法，實例如下：

#!/usr/bin/python3
  

class Parent: # 定義父類
 def myMethod(self):
 print ('調用父類方法')
 
class Child(Parent): # 定義子類
 def myMethod(self):
 print ('調用子類方法')
 
c = Child() # 子類實例
c.myMethod() # 子類調用重寫方法
super(Child,c).myMethod() #用子類對象調用父類已被覆蓋的方法

super()函數是用於調用父類(超類)的一個方法。

類屬性與方法

類的私有屬性

__private_attrs：兩個下劃線開頭，聲明該屬性為私有，不能在類的外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。

類的方法

在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 self，且為第一個參數，self 代表的是類的實例。

self 的名字並不是規定死的，也可以使用 this，但是最好還是按照約定是用 self。

類的私有方法

__private_method：兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，只能在類的內部調用 ，不能在類的外部調用。self.__private_methods。

實例#!/usr/bin/python3
 
class Site:
 def __init__(self, name, url):
 self.name = name # public
 self.__url = url # private
 
 def who(self):
 print('name : ', self.name)
 print('url : ', self.__url)
 
 def __foo(self): # 私有方法
 print('這是私有方法')
 
 def foo(self): # 公共方法
 print('這是公共方法')
 self.__foo()
 
x = Site('菜鳥教程', 'www.runoob.com')
x.who() # 正常輸出
x.foo() # 正常輸出
x.__foo() # 報錯

類的私有屬性實例如下：

#!/usr/bin/python3
 
class JustCounter:
 __secretCount = 0 # 私有變量
 publicCount = 0 # 公開變量
 
 def count(self):
 self.__secretCount += 1
 self.publicCount += 1
 print (self.__secretCount)
 
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount) # 報錯，實例不能訪問私有變量

類的私有方法實例如下：

#!/usr/bin/python3
 
class Site:
 def __init__(self, name, url):
 self.name = name # public
 self.__url = url # private
 
 def who(self):
 print('name : ', self.name)
 print('url : ', self.__url)
 
 def __foo(self): # 私有方法
 print('這是私有方法')
 
 def foo(self): # 公共方法
 print('這是公共方法')
 self.__foo()
 
x = Site('菜鳥教程', 'www.runoob.com')
x.who() # 正常輸出
x.foo() # 正常輸出
x.__foo() # 報錯 

類的專有方法：

• __init__ : 構造函數，在生成對象時調用
• __del__ : 析構函數，釋放對象時使用
• __repr__ : 打印，轉換
• __setitem__ : 按照索引賦值
• __getitem__: 按照索引獲取值
• __len__: 獲得長度
• __cmp__: 比較運算
• __call__: 函數調用
• __add__: 加運算
• __sub__: 減運算
• __mul__: 乘運算
• __truediv__: 除運算
• __mod__: 求餘運算
• __pow__: 乘方

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，我們可以對類的專有方法進行重載，實例如下：

#!/usr/bin/python3
 
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)