Python 类与对象实例的介绍与基本使用

心已赠人 2023-10-16 13:58 64阅读 0赞

### 面向对象技术的基本概念 ###

*  **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。简单来说，**类是模板，而实例则是根据类创建的对象**
 *  \*\*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。
 *  \*\*实例变量：\*\*定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
 *  \*\*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。
 *  \*\*方法：\*\*类中定义的函数。
 *  \*\*实例化：\*\*创建一个类的实例，类的具体对象。
 *  \*\*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。
 *  **封装**：将多个方法或者是属性放在一个私有类之中，而这个私有类不会被其他对象所访问。
 *  \*\*继承：\*\*即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。
    
    继承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，所以 Dog 也是一个 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。
 *  **多态**：不同对象，调用同符类的同一个方法，表现出不同的形式。

继承、封装、多态是面向对象的三大特性。类能够实现面向对象三大特性。

和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

### Python 中的对象 ###

*  对象是 Python 中最基本的概念之一，在 Python 中，万物皆可对象。
    
    Python 将所有的数据都作为对象来处理，赋值语句会在内存中创建对象和变量。
 *  对象有三个基本属性：即类型、身份标识、值
    
        print(type(500))	# 输出：<class 'int'>		# 对象的类型
        print(id(500))		# 输出：2556827724176		# 对象的身份标识
        print(500)			# 输出：500				# 对象的值

### 类的定义 ###

#### 简述 ####

python 中虽然任何一个变量都可以被称之为对象，但是实际上的对象是对类属性和方法的具体实例化，使用类才能创建出真正意义上的对象。

Python 中，类通过 **class** 关键字定义，类名通用习惯为首字母大写。

*  定义一个类的基本格式：
    
        class 类名(父类):
           pass  # 此处可添加属性和方法
        
        class 类名:
           pass  # 此处可添加属性和方法

注：

*  Python3 默认所有的 class 都隐式地继承 object 类，故 Python3，建议不必显式地继承 object
 *  python 中的内部类，python 的内部类不但可以定义在类中，也可以定义到方法中

#### 类的属性 ####

分为**类属性**与**实例属性**两种：

*  **类属性**：绑定在类上的属性，**有且只有一份**，每个实例都可以访问的共有属性
    
     *  类属性可以直接通过类来调用，也可以通过类的实例化对象来调用，类似于 Java 中的静态常量
     *  **注意：python 中通过类的实例化对象更改类的属性的值，并不会修改类变量的值！**
        
        因为通过实例修改类的属性实际是先给实例创建了一个**与类属性同名的实例属性**，然后**修改的实例属性**，**实例属性访问优先级比类属性高**，所以访问时优先访问实例属性，它将屏蔽掉对类属性的访问
        
            class Person:
                name = 'aaa';
            
            person = Person()
            print(person.name)		# 输出：aaa
            
            person.name = "bbb"
            print(person.name)		# 输出：bbb
            print(Person.name)		# 输出：aaa
            
            del person.name			# 可以使用 del 删除与类属性同名的实例属性
            print(person.name)		# 输出：aaa
 *  **实例属性**：每个实例都各自拥有，相互独立
    
    访问实例属性：
    
     *  在实例方法的内部，通过 “self.属性名”
     *  在类外，通过调用实例方法的间接方式访问
    
    \*\*私有实例属性：\*\*属性名使用一个下划线开头（`_private_attrs`），，表示声明该属性为私有，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方式为：`self._private_attrs`

#### 类的方法 ####

在类的内部，使用 **def** 关键字来定义函数，类中定义的函数又称之为方法。

*  **类方法**：
    
    在 python 中，类方法是装饰器 **@classmethod** 修饰的方法，表示这是一个类方法
    
    **类方法的第一个参数为 cls**，表示类本身。这使得类方法可以访问和修改类属性和其他类方法。
    
    类方法可以直接通过类来调用，也可以通过类的实例化对象来调用（不推荐）
    
    子类继承性：子类可以继承并覆盖父类的类方法。
 *  **实例方法**：
    
    与一般函数定义不同，**实例方法的第一个形参必须是 self，self 在这里的含义是指实例化的对象。**
    
    注：self 并不是 python 中的关键字，所以实例方法的第一个形参实际也可以是其他名字，但是行业惯例都将其命名为 self
    
    调用实例方法：
    
     *  在实例方法的内部，通过 “self.方法名()”
     *  在类外，通过 “对象名.实例方法名(除 self 的参数)”
 *  **静态方法：**
    
    装饰器： 静态方法使用 **@staticmethod** 装饰器进行定义。
    
    参数： 静态方法没有特殊的参数，不需要引用类本身或实例。它们类似于普通函数。
    
    不能访问类属性和方法： 静态方法不能直接访问类属性和方法，因为它们没有传递类或实例作为参数。
    
    实例化对象不是必需的： 可以通过类本身调用静态方法，而不需要实例化对象。例如，MyClass.my\_static\_method()
    
    子类不继承性： 静态方法不会被子类继承，因为它们与类或实例无关。
    
    常用场景： 静态方法通常用于与类相关但与特定实例无关的操作，例如实用函数或辅助函数。
 *  **私有方法**：
    
    方法用两个下划线开头（`__private_method`），表示声明该方法为私有方法，不能在类地外部调用。
    
    在类的内部调用方式为：`slef.__private_methods`

#### 类的特殊函数 ####

主要有以下几种：

*  `__init__` （初始化函数）：在调用类去创建对象时会自动调用，用来完成对对象的初始化。
    
    python 中的初始化函数不支持方法的重载，有且仅有一个
    
    python 中可以通过 `**map` 将初始化函数定义为灵活的多参数传递
    
        class TestClassA:
             def __init__(self, a, b):
                 print("我是python的构造方法");
        
        class TestClassB:
            #定义灵活的可传递任何数据的构造方法
            def __init__(self, **map):
                print("我是python的构造方法" + map.get("name"));
                print("我是python的构造方法" + map.get("age"));
    
    拓展：`__init__` 方法的用法类似 java 中的构造方法，但它不是构造方法，Python 中创建实例的方法是 `__new__`，这个方法在 python 大多数使用默认方法，一般不需要重新定义
 *  `__del__`（析构函数）：在对象被回收时会自动调用
    
    **构造函数和析构函数在类的定义时都可以不写**

### 类的继承 ###

*  **单继承**
    
    语法：
    
        class <类名>(父类名)
        	<语句>
    
    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 is speaking: I am %d years old,and I am in grade %d"%(self.name,self.age,self.grade))
        
            s = Student('ken',20,60,3)
            s.speak()
 *  **类的多重继承**
    
    语法：
    
        class 类名(父类1, 父类2, ...., 父类n)
        	<语句1>
    
    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