Python编程—面向对象

本文主要记录Python中支持面向对象编程的特性、类的定义、封装、继承等概念。

1. 类的定义及实例化

面向对象编程是通过类来实现的，类提供了一种组合数据和操作的方法。Python中定义一个类的基本语法如下：

class Student: # 创建了一个Student类
    school = 'SCU' # 类变量
    def __init__(self,name): # 初始化函数
        self.name = name # 实例变量
        self.course = []
    @property
    def printName(self): # 实例方法
        print(self.name)
    @classmethod
    def printGrade(cls,grade): # 类方法
        print(grade)

类支持两种操作：属性引用和实例化。

属性引用，使用的是Python中属性引用的标准语法，即obj.var。Student.school和Student.printName是有效的属性引用，分别返回一个字符串对象和一个函数对象。
实例化，类的实例化使用函数表示法，即stu=Student('lihua')，创建了类的实例并将其分配给局部变量stu。类有一个__init__()构造方法，该方法在类实例化时会自动调用。

2. 类的变量和方法

2.1 类变量和实例变量

类变量：类内部定义的变量，其属于类，可以通过类直接访问，所有实例都可以访问，类似于C++中的静态成员变量。
实例变量：以self开头定义的变量，self代表类的实例，实例变量属于特定的实例。

NOTE:实例变量的访问优先级高于类变量，所以当实例变量和类变量同名时，优先访问实例变量，屏蔽对类变量的访问。

2.2 类方法、实例方法和静态方法

在类的内部，通过使用def关键字来定义方法。在类内部定义的方法分为三种：实例方法、类方法和静态方法。

实例方法：类内部定义的没有装饰器且第一个参数为self的方法。可通过实例直接访问，如果要通过类访问，需要将实例作为参数传入。
1
2
stu.printName() # 实例访问，输出：lihua
Student.printName(stu) # 类访问，必须传入实例对象，输出：lihua
类方法：类内部定义的以@classmethod装饰的方法，其第一个参数为cls，表示将类对象本身传入方法。可以通过类直接访问，不需要实例化。类方法的一个主要用途是定义多个构造器来对类进行初始化。
1
2
Student.printGrade('grade 2019') # 可以通过类直接访问，输出：grade 2019
stu.printGrade('grade 2016') # 可以通过实例进行访问，输出：grade 2016
静态方法：类内部定义的以@staticmethod装饰的方法。实例和类都可对其进行直接访问，与类方法不同在于静态方法不需要传入参数cls。

2.3 property使用

Python中property的作用有两个：

作为装饰器@property将类方法转为类变量

1	stu.printName # 作为属性而不是方法进行访问，输出：lihua

property重新实现setter和getter方法

2.4 属性和方法的访问限制

在Python中，类的访问权限有公开和私有两种：

public：公开访问，正常的函数和变量名都是公开的，可以被外部访问
private：私有访问权限，通过在属性名和方法名前面加双下划线__进行标识。私有化后的属性和函数只能在类的内部访问

3. 继承

Python中类的继承有单继承和多继承两种方式，派生类定义的一般格式如下：

1 2	class DerevedClass(BaseClass1[,BaseClass2,BaseClass3]): pass

3.1 继承实现的原理

对于定义的每一个类，Python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表，这个MRO列表是一个简单的线性顺序表，里面存储的是基类对象。MRO列表遵循如下准则：

派生类会先于基类被检查
多个基类会根据它们在列表中顺序被检查
如果基类有相同的方法名，子类中使用时未加指定，Python从左至右进行搜索基类中是否包含该方法，并选择第一个遇到的基类

3.2 派生类中调用基类的方法

在派生类中往往需要重用基类的方法，实现的方法有两种：

通过属性引用的方式，即BaseClass.func()

通过super()方法，super()依赖于继承，即使没有直接继承关系，super()仍然按照MRO继续查找

class A:
    def test(self):
        super().test()
class B:
    def test(self):
        print('from class B')
class C(A,B):
    pass
c = C()
c.test() # 输出：from class B