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面向对象的 Python - 构建块

在本章中，我们将详细讨论面向对象的术语和编程概念。类只是实例的工厂。该工厂包含描述如何创建实例的蓝图。实例或对象由类构造而成。在大多数情况下，我们可以拥有一个类的多个实例。每个实例都有一组属性，这些属性在类中定义，因此特定类的每个实例都应具有相同的属性。

类包:行为和状态

类将允许您将对象的行为和状态捆绑在一起。观察下图以更好地理解 −

Bundles

在讨论类包时，以下几点值得注意 −

  • 行为这个词与函数相同——它是一段执行某项操作(或实现某种行为)的代码

  • 状态这个词与变量相同——它是类中存储值的地方。

  • 当我们同时断言类行为和状态时，这意味着类将函数和变量打包在一起。

类具有方法和属性

在 Python 中，创建方法定义了类行为。方法这个词是赋予类中定义的函数的 OOP 名称。总结一下 −

  • 类函数 − 是 方法

    • 的同义词

  • 类变量 −是 name 属性的同义词。

  • 类 − 具有确切行为的实例的蓝图。

  • 对象 − 类的实例之一，执行类中定义的功能。

  • 类型 − 表示实例所属的类

  • 属性 − 任何对象值:object.attribute

  • 方法 − 类中定义的"可调用属性"

请观察以下代码片段作为示例 −

var = "Hello, John"
print( type (var)) # ‘str’> or <class 'str'>
print(var.upper()) # upper() method is called, HELLO, JOHN

创建和实例化

以下代码显示了如何创建我们的第一个类及其实例。

class MyClass(object):
   pass
# Create first instance of MyClass
this_obj = MyClass()
print(this_obj)
# Another instance of MyClass
that_obj = MyClass()
print (that_obj)

这里我们创建了一个名为 MyClass 的类，它不执行任何任务。MyClass 类中的参数 object 涉及类继承，将在后面的章节中讨论。上述代码中的 pass 表示此块为空，即它是一个空的类定义。

让我们创建 MyClass() 类的实例 this_obj 并打印它，如下所示 −

<__main__.MyClass object at 0x03B08E10>
<__main__.MyClass object at 0x0369D390>

这里，我们创建了一个 MyClass 实例。十六进制代码指的是存储对象的地址。另一个实例指向另一个地址。

现在让我们在类 MyClass() 中定义一个变量，并从该类的实例中获取变量，如以下代码所示 −

class MyClass(object):
   var = 9

# 创建 MyClass 的第一个实例
this_obj = MyClass()
print(this_obj.var)

# MyClass 的另一个实例

that_obj = MyClass()
print (that_obj.var)

输出

执行上述代码时，您可以观察到以下输出 −

9
9

由于实例知道它是从哪个类实例化的，因此当从实例请求属性时，实例会查找属性和类。这称为属性查找。

实例方法

在类中定义的函数称为方法。实例方法需要实例才能调用它，并且不需要装饰器。创建实例方法时，第一个参数始终是self。虽然我们可以用任何其他名称来调用它(self)，但建议使用 self，因为它是一种命名约定。

class MyClass(object):
   var = 9
   def firstM(self):
      print("hello, World")
obj = MyClass()
print(obj.var)
obj.firstM()

输出

执行上述代码时，您可以观察到以下输出 −

9
hello, World

请注意，在上面的程序中，我们定义了一个以 self 作为参数的方法。但是我们无法调用该方法，因为我们没有为其声明任何参数。

class MyClass(object):
   def firstM(self):
      print("hello, World")
      print(self)
obj = MyClass()
obj.firstM()
print(obj)

输出

执行上述代码时，您可以观察到以下输出 −

hello, World
<__main__.MyClass object at 0x036A8E10>
<__main__.MyClass object at 0x036A8E10>

封装

封装是 OOP 的基础之一。OOP 使我们能够隐藏对象内部工作的复杂性，这对开发人员有利，具体方式如下 −

  • 简化并易于理解使用对象，而无需了解内部结构。

  • 任何更改都可以轻松管理。

面向对象编程严重依赖于封装。封装和抽象(也称为数据隐藏)这两个术语通常用作同义词。它们几乎是同义词，因为抽象是通过封装实现的。

封装为我们提供了限制对某些对象组件的访问的机制，这意味着对象的内部表示不能从对象定义之外看到。访问这些数据通常是通过特殊方法 − Getters 和 Setters。

此数据存储在实例属性中，可从类外的任何地方进行操作。为了确保安全，应仅使用实例方法访问该数据。不应允许直接访问。

class MyClass(object):
   def setAge(self, num):
      self.age = num

   def getAge(self):
      return self.age

zack = MyClass()
zack.setAge(45)
print(zack.getAge())

zack.setAge("Fourty Five")
print(zack.getAge())

输出

执行上述代码时，您可以观察到以下输出 −

45
45

仅当数据正确且有效时，才应使用异常处理 构造来存储数据。如上所示，对 setAge() 方法的用户输入没有任何限制。它可以是字符串、数字或列表。因此，我们需要检查上述代码以确保存储的正确性。

class MyClass(object):
   def setAge(self, num):
      self.age = num

   def getAge(self):
      return self.age

zack = MyClass()
zack.setAge(45)
print(zack.getAge())
zack.setAge("Fourty Five")
print(zack.getAge())

初始化构造函数

一旦实例化类的对象，就会隐式调用 __init__ 方法。这将初始化对象。

x = MyClass()

上面显示的代码行将创建一个新实例并将此对象分配给 局部变量 x。

实例化操作，即调用类对象，会创建一个空对象。许多类喜欢创建具有自定义为特定初始状态的实例的对象。因此，类可以定义一个名为" __init__() "的特殊方法，如图所示 −

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

Python 在实例化过程中调用 __init__ 来定义在实例化类时应该出现的附加属性，该属性可能为该对象设置一些初始值或运行实例化所需的例程。因此，在此示例中，可以通过以下方式获取新的初始化实例 −

x = MyClass()

__init__() 方法可以有一个或多个参数，以实现更大的灵活性。 init 代表初始化，因为它初始化实例的属性。它被称为类的构造函数。

class myclass(object):
   def __init__(self,aaa, bbb):
      self.a = aaa
      self.b = bbb

x = myclass(4.5, 3)
print(x.a, x.b)

输出

4.5 3

类属性

类中定义的属性称为"类属性"，函数中定义的属性称为"实例属性"。定义时，这些属性不以 self 为前缀，因为它们是类的属性，而不是特定实例的属性。

类属性可由类本身 ( className.attributeName ) 以及类的实例 ( inst.attributeName ) 访问。因此，实例可以访问实例属性和类属性。

>>> class myclass():
   age = 21
>>> myclass.age
21
>>> x = myclass()
>>> x.age
21
>>>

类属性可以在实例中被覆盖，尽管这不是打破封装的好方法。

Python 中有一个属性查找路径。第一个是类中定义的方法，然后是其上方的类。

>>> class myclass(object):
   classy = 'class value'
>>> dd = myclass()
>>> print (dd.classy) # This should return the string 'class value'
class value
>>>
>>> dd.classy = "Instance Value"
>>> print(dd.classy) # Return the string "Instance Value"
Instance Value
>>>
>>> # 这将删除实例中为"dd.classy"设置的值。
>>> del dd.classy
>>> >>> # Since the overriding attribute was deleted, this will print 'class
value'.

>>> print(dd.classy)
class value
>>>

我们正在覆盖实例 dd 中的"classy"类属性。当它被覆盖时，Python 解释器会读取被覆盖的值。但是一旦使用"del"删除新值，被覆盖的值就不再存在于实例中，因此查找会上升一级并从类中获取它。

使用类和实例数据

在本节中，让我们了解类数据与实例数据的关系。我们可以将数据存储在类中或实例中。当我们设计一个类时，我们决定哪些数据属于实例，哪些数据应该存储在整个类中。

实例可以访问类数据。如果我们创建多个实例，那么这些实例可以访问它们各自的属性值以及整个类数据。

因此，类数据是所有实例之间共享的数据。观察下面给出的代码以更好地理解 −

class InstanceCounter(object):
   count = 0 # class attribute, will be accessible to all instances
   def __init__(self, val):
      self.val = val
      InstanceCounter.count +=1 # Increment the value of class attribute, accessible through class name
# 在上面这行中，类 ('InstanceCounter') 充当对象
   def set_val(self, newval):
      self.val = newval

   def get_val(self):
      return self.val

   def get_count(self):
      return InstanceCounter.count
a = InstanceCounter(9)
b = InstanceCounter(18)
c = InstanceCounter(27)

for obj in (a, b, c):
   print ('val of obj: %s' %(obj.get_val())) # Initialized value ( 9, 18, 27)
   print ('count: %s' %(obj.get_count())) # always 3

输出

val of obj: 9
count: 3
val of obj: 18
count: 3
val of obj: 27
count: 3

简而言之，类属性对于类的所有实例都是相同的，而实例属性对于每个实例都是特定的。对于两个不同的实例，我们将有两个不同的实例属性。

class myClass:
   class_attribute = 99

   def class_method(self):
      self.instance_attribute = 'I am instance attribute'

print (myClass.__dict__)

输出

执行上述代码时，您可以观察到以下输出 −

{'__module__': '__main__', 'class_attribute': 99, 'class_method': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

实例属性 myClass.__dict__ 如图所示 −

>>> a = myClass()
>>> a.class_method()
>>> print(a.__dict__)
{'instance_attribute': 'I am instance attribute'}
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