Python中的类和方法

简单整理一下面向对象的类和方法相关的内容。

1 一些概念

• 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
• 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。
• 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
• 方法：类中定义的函数。
• 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
• 数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
• 局部变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
• 实例变量：在类的声明中，属性是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
• 继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
• 方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。

2 相关定义和使用

2.1 类定义

语法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

2.2 类对象

class MyClass:
    """一个简单的类实例"""
    i = 12345 #定义类属性/类变量
    def f(self):
        return 'hello world'
 
# 实例化类
x = MyClass()
 
# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性 i 为：", x.i)
print("MyClass 类的方法 f 输出为：", x.f())

MyClass 类的属性 i 为： 12345
MyClass 类的方法 f 输出为： hello world

类有一个名为 __init__() 的特殊方法（构造方法），该方法在类实例化时会自动调用

__init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上，如:

class Complex:
    def __init__(self, realpart, imagpart):
        self.r = realpart
        self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i)   # 输出结果：3.0 -4.5

self代表类的实例，而非类。

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

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

2.3 类的方法

在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
 
# 实例化类
p = people('runoob',10,30)
p.speak()

runoob 说: 我 10 岁。

定义一个computer类，方法，类变量，实例变量，局部变量，并进行访问。

#类定义computer
class computer:
    def __init__(self,cpu='intel'):
        
        #定义一个实例变量(属性)
        self.cpu = cpu
        
        #定义一个局部变量
        a = 1
    
    #定义一个类变量
    name = 'Dell'
    
    #这种定义实例变量的方式是错误的
    # self.gpu = 'nv'
    
    #定义一个方法
    def start(self):
        print('开机')

        #定义一个局部变量
        b = 2

#实例化
mycomputer = computer('amd')

#调用实例方法
mycomputer.start()

#访问类属性/类变量
print(computer.name)   #通过 类名称.类属性 访问，推荐这一种
print(mycomputer.name) #通过 实例名称.类属性 访问

#访问实例属性
print(mycomputer.cpu)

#定义一个子类
class dellcomputer(computer):
    def __init__(self):
        pass

开机
Dell
Dell
amd

如果类变量和实例变量同名，则用实例调用的是实例变量，用类名调用的是类变量。

class A:
    name = 'zs'
    def __init__(self):
        self.name = 'ls'
    
    def __call__(self,x):        
        return self.realMethod(x)

    def realMethod(self,x):
        print(x+'实际的方法')
        return True

a = A()
print(a.name)#如果类属性和实例属性同名，这种方式获得的是实例属性
print(A.name)#这种方式获得的是类属性

ls
zs

2.4 继承

class DerivedClassName(BaseClassName1):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

BaseClassName（示例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。

基类定义在另一个模块中时这一点非常有用，语法如下：

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

类computer和类HPcomputer在不同的文件中：

import computer

class HPcomputer(computer.Comouter):
    pass

例子：

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
 
#单继承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
 
 
 
s = student('ken',10,60,3)
s.speak()

ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级

2.5 多继承

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
 
#单继承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
 
#另一个类，多重继承之前的准备
class speaker():
    topic = ''
    name = ''
    def __init__(self,n,t):
        self.name = n
        self.topic = t
    def speak(self):
        print("我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))
 
#多重继承
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，默认调用的是在括号中排前地父类的方法

2.6 方法重写

class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print ('调用父类方法')
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print ('调用子类方法')
 
c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法

调用子类方法
调用父类方法

super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

2.7类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的，也可以使用 this，但是最好还是按照约定是用 self。

类的私有方法

__private_method：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用 ，不能在类的外部调用。self.__private_methods。

实例

类的私有属性实例如下：

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0    # 公开变量
 
    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print (self.__secretCount)
 
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

类的私有方法实例如下：

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('这是私有方法')
 
    def foo(self):            # 公共方法
        print('这是公共方法')
        self.__foo()
 
x = Site('菜鸟教程', 'www.runoob.com')
x.who()        # 正常输出
x.foo()        # 正常输出
x.__foo()      # 报错

name  :  菜鸟教程
url :  www.runoob.com
这是公共方法
这是私有方法
Traceback (most recent call last):
  File "d:python_code	estclass.py", line 66, in <module>
    x.__foo()      # 报错
AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'

类的专有方法：

• __init__ : 构造函数，在生成对象时调用
• __del__ : 析构函数，释放对象时使用
• __repr__ : 打印，转换
• __setitem__ : 按照索引赋值
• __getitem__: 按照索引获取值
• __len__: 获得长度
• __cmp__: 比较运算
• __call__: 函数调用
• __add__: 加运算
• __sub__: 减运算
• __mul__: 乘运算
• __truediv__: 除运算
• __mod__: 求余运算
• __pow__: 乘方

注：主要参考：Python3 面向对象 | 菜鸟教程 (runoob.com) ，加了一些个人的总结。