Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等） Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）

>>> b = True
>>> x = 5
>>> y = 8.9
>>> s = "lady_killer9"
>>> l = [x,y]
>>> t = (b,x)
>>> d = {x:y}
>>> type(b)
<class 'bool'>
>>> type(x)
<class 'int'>
>>> type(y)
<class 'float'>
>>> type(s)
<class 'str'>
>>> type(l)
<class 'list'>
>>> type(t)
<class 'tuple'>
>>> type(d)
<class 'dict'>
>>> type(lambda x:x**2)
<class 'function'>
>>> type(int)
<class 'type'>

Amazing！！！之前学的数字、字符串、序列、集合、函数竟然都是类的实例化——对象。甚至连类int等竟然也是type类的对象，突然有这么多对象，是不是很兴奋懵逼呢？

那么问题来了？连类也是type类的对象，那么type是谁的对象呢？

>>> type(type)
<class 'type'>

type的对象就是它自己。即类是 type 类的实例，type 是自身的实例。

类

创建

使用关键字class创建，pass是关键字，替代了应该写的一些变量、方法。

class ClassName:
    """Description of class"""
    pass

例如：

class Girl:
    """A Class——Girl"""
    pass

变量

自带变量

使用dir函数来查看

print(dir(Girl))

结果：

['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__']

其实，自带变量是父类的变量，默认继承了object类。继承下面再讲。

Object变量
变量	作用
__class__	说明对象处于哪一个模块中的哪一个类
__dict__	Class.__dict__：打印类的所有属性与方法(包括继承自基类的变量和方法) Object.__dict__：打印对象的所有变量（私有和公有）
__doc__	类的注释
__module__	对象所在模块
__name__	类的名字

自定义变量

class Girl:
    """A Class——Girl"""
    name = "Girl"
print(Girl.name)
print(Girl.__name__)

结果：

Girl
Girl

私有变量，即不可以在外部访问的变量。

名字前使用__

class Girl:
    """A Class——Girl"""
    name = "Girl"
    __private_name = "XiuJie"

结果：

Traceback (most recent call last):
File "learnoop.py", line 20, in <module>
print(Girl.__private_name)
AttributeError: type object 'Girl' has no attribute '__private_name'

方法

自带方法

常用自带方法
方法	作用
__new__	在__init__函数之前执行，创建并返回一个新的对象。利用这个方法和类属性的特性可以实现设计模式中的单例模式。
__str__	在使用print语句时被调用。
__call__	将实例对象作为函数调用。
__getitem__,__setitem__,__delitem__	将类封装成一个字典的形式。

构造器

__init__()

方法的第一个参数为self关键字，类似于C++语言的this

当然，可以没有，那么这个方法建议你放到外面，作为函数，因为它和这个类没有太大关系。

def __init__(self):
    self.name = 'WangXiuJie'

girl = Girl()
print(girl.name)

结果：

WangXiuJie

__new__()

实现单例模式

def __new__(cls, *args, **kwargs):

    if not hasattr(Girl,'instance'):
        cls.instance = object.__new__(cls)
    return cls.instance

girl = Girl()
girl2 = Girl()
girl.name = 'ZhouDongYu'
print(girl2.name)

结果：

ZhouDongYu

即girl与girl2是同一个人。类似于小名/别名，但它们其实是一个。我们有一个对象就好了，不要三心二意。

解构器

__del__()

python有垃圾回收机制，不怎么用这个方法，不写了。

静态方法

使用修饰符@staticmethod

对于静态方法，不需要self，能够通过类对象访问

@staticmethod
def get_name():
    return Girl.__name__

print(Girl.get_name())

Girl

类方法

使用修饰符@classmethod

对于类⽅法，第⼀个参数必须是类对象cls，能够通过实例对象和类对象去访问。

@classmethod
def set_name(cls, newName):
    cls.name = newName

girl.set_name('Baby')
print(Girl.name)

Baby

私有方法

方法名前为__，不能从外部调用。

def __private_hobby(self):
    print(f'我是{self.name}，一名腐女，爱看男男~~')

girl.__private_hobby()

结果：

Traceback (most recent call last):
File "learnoop.py", line 56, in <module>
girl.__private_hobby()
AttributeError: 'Girl' object has no attribute '__private_hobby'

其他方法

def hobby(self):
    print(f'我是{self.name}，一名腐女，爱看男男（划掉）学习~~')

girl.hobby()

我是WangXiuJie，一名腐女，爱看男男（划掉）学习~~

对象/实例

在类后面加()，就可以得到类的一个实例——对象了，前面已经展示过了。

自带变量

这里指的是类变量，以及__init__()方法绑定到实例的属性。

print(dir(girl))

['_Girl__private_hobby', '_Girl__private_name', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '_
_init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__',
'__weakref__', 'get_name', 'hobby', 'instance', 'name', 'set_name']

可以看到name

print(girl.name)

结果：

WangXiuJie

在类那一节讲私有方法时提到了不能通过对象访问私有方法，那么_Girl__private_hobby是什么呢？

girl._Girl__private_hobby()

结果：

我是WangXiuJie，一名腐女，爱看男男~~

可以看到Python只是把私有方法换了一个名字，私有方法前加上了_ClassName，不建议大家这么使用，这又涉及反序列化和安全问题，不再深究。

添加变量

girl.age = 19
print(girl.age)

结果：

19

实例变量VS类变量

类属性具有持久性，我们添加两个变量age和hobby。

class Girl:
    """A Class——Girl"""
    name = "Girl"
    age = 18
    like = ['动漫']
    __private_name = "XiuJie"

Girl.age = 20
print(girl.age)
girl.age = 24
print(Girl.age)
print(girl.age)
del girl.age
print(girl.age)

Girl.like.append("音乐")
print(girl.like)
girl.like = ["斗罗大陆", "狐妖小红娘"]
print(Girl.like)
print(girl.like)
del girl.like
print(girl.like)

结果：

20
20
24
20
['动漫', '音乐']
['动漫', '音乐']
['斗罗大陆', '狐妖小红娘']
['动漫', '音乐']

类的变量只能通过 Class.变量名修改

实例的变量与类的变量不同名，则会显示Class.变量名的值。

同名时，隐藏类属性，即使用 Object.变量名 时显示对象的变量值，删除对象的变量后再使用 Object.变量名 时会再显示 Class.变量名的值。

子类与派生

类似数据结构的树，父节点有子节点，父类（祖先类、超类、基类）也有子类。当你设计相似的类但有一些不同的功能时可以考虑派生，即从父类派生出子类。

OOP的更强大功能之一就是能够使用一个已经定义好的类，扩展它或者对其进行修改，而不会影响系统中使用现存类的其他代码片段。至少从一个父类派生，不写时默认从Object派生。

class SubClassName(ParentClass1[,ParentClass2]):
    """Description of class"""
    pass

例如：

class GirlFriend(Girl):
    pass

gf = GirlFriend()
print(GirlFriend.get_name())
gf.hobby()

子类调用了父类的方法，结果：

Girl
我是WangXiuJie，一名腐女，爱看男男（划掉）学习~~

继承与多态

子类继承了父类的遗产（变量和方法）

覆盖方法

添加与父类同名的方法时，称为覆盖，子类的对象调用方法时将调用子类的。

class GirlFriend(Girl):
    boyfriend = 'Frank Yu'

    def hobby(self):
        print(f'我是{self.name}，我是{self.boyfriend}的女朋友，爱看动漫~~')

结果：

我是WangXiuJie，我是Frank Yu的女朋友，爱看动漫~~

多（重）继承

如果需要继承多个父类，我们就称之为多继承。按照之前的思路，生物->人->女孩->女朋友是单个分支，如果混入其他的分支，比如社会角色等，我们一般添加MinIn来表示另一分支混入的。

class StudentMinIn:
    def __init__(self):
        self.grade = 90
class AnotherGirlFriend(Girl, StudentMinIn):
    pass

agf = AnotherGirlFriend() print(agf.get_name()) print(agf.grade)

结果：

Girl
90

多态

继承自同一个父类的一些子类。

class femaleFriend(Girl):
    friend = 'Frank Yu'

    def hobby(self):
        print(f'我是{self.name}，我是{self.friend}的朋友，爱编程~~')
ff = femaleFriend()
ff.name = 'XiaoBing'
print(isinstance(gf, Girl))
print(isinstance(ff, Girl))

结果：

True
True

利用多态可以实现不同类的对象执行同样的操作。

我是WangXiuJie，我是Frank Yu的女朋友，爱看动漫~~
我是XiaoBing，我是Frank Yu的朋友，爱编程~~

类似地，你可以写一个FileLike代表像文件一样可以读的类，有一个方法read，由它派生一些类Word、PPT、Program、Music、List、Tuple等，哪怕不是文件也可以覆盖read方法，这样写一个函数参数为FileLike，调用read就可以把他们的对象作为参数传过去。

定制类

特殊方法

以下图片来自《python核心编程》

Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等）
Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）_1024程序员节

Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等）
Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）_1024程序员节_02

Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等）
Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）_python_03

Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等）
Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）_1024程序员节_04

Python-面向对象编程总结（类、对象、派生、继承、方法、内置函数等）
Python-命名空间和变量作用域详解（global、nonlocal）_面向对象编程_05

接下来就介绍几个常用的

限制实例变量

在实例/对象的添加变量一节中，我们随意添加了实例的一个变量，这体现了动态语言的特性。如果我们不想让实例随意添加变量呢？我们可以使用__slots__属性，类似于白名单。

class StudentMinIn:
    __slots__ = ('grade',)

    def __init__(self):
        self.grade = 90

    def get_grade(self):
        return self.grade


s = StudentMinIn()
s.grade = 90
s.weight = 77
print(s.weight)

结果：

Traceback (most recent call last):
File "learnoop.py", line 123, in <module>
s.weight = 77
AttributeError: 'StudentMinIn' object has no attribute 'weight'

注意：要想一个类的属性受__slots__限制，那么这个类的所有父类必须得写__slots__。

打印（类似Java toString）

__str__()与__repr__()，类似于Java中的toString方法

print(s)

结果：

<__main__.StudentMinIn object at 0x000002183A859A38>

这是不是有点难看呀？作为一个干净卫生的小仙男，我们拒绝！！！

def __str__(self):
    return f'StudengMinIn grade:{self.grade}'

结果：

StudengMinIn grade:90

__repr__()是调试时用的，一般与__str__一样。直接赋值就好：

__repr__ = __str__

迭代

__iter__()与__next__()

如果你想要你的类的实例可以像List,Tuple这样类的实例一样可迭代，就可以使用这两个函数。

class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.a, self.b = 0, 1  # 初始化两个计数器a，b

    def __iter__(self):
        return self  # 实例本身就是迭代对象，故返回自己

    def __next__(self):
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b  # 计算下一个值
        if self.a > 10:  # 退出循环的条件
            raise StopIteration()
        return self.a  # 返回下一个值


f = Fib()
for i in f:
    print(i)

结果：

1
1
2
3
5
8

下标获取

如果你想要你的类的对象可以像List、Tuple的对象一样，通过[]获取。那么你可以实现__getitem__()

def __getitem__(self, n):
    a, b = 1, 1
    for x in range(n):
        a, b = b, a + b
    return a

print(f[5])

结果：

8

属性的获取与设置（类似于Java的getter和setter）

自定义函数

我们可以定义get和set方法来进行属性的获取与设置。例如：

def get_grade(self):
    return self.grade

def set_grade(self, grade):
    self.grade = grade

getattr与setattr

当属性没有找到时，会报AttributeError。因为Python没有从__getattr__()中找到，我们可以覆盖这个方法。与之对应的是使用__setattr__()来进行赋值。

def __getattr__(self, attr):
    if attr == 'age':
        return 25
    raise AttributeError(f"'StudentMinIn' object has no attribute {attr}")

结果：

25
Traceback (most recent call last):
File "learnoop.py", line 135, in <module>
print(s.weight)
File "learnoop.py", line 125, in __getattr__
raise AttributeError(f"'StudentMinIn' object has no attribute {attr}")
AttributeError: 'StudentMinIn' object has no attribute weight

所以，属性白名单除了__slot__里面的，还有__getattr__函数中的。

def __setattr__(self, key, value):
    if value < 60:
        self.__dict__[key] = '不及格'
    else:
        self.__dict__[key] = '及格'

s.grade = 59

print(s.grade)

注意，你需要修改或注释掉__slots__和__getattr__，否则会报AttributeError，因为我们使用了属性__dict__

结果：

不及格

调用

一个对象也可以被调用，我们需要覆盖方法__call__

def __call__(self, *args, **kwargs):
    print(f'老师给我打分：{self.grade} ')

s.grade = 59
print(callable(s))
s()

结果：

True
老师给我打分：不及格

枚举类

我们定义常量时，通常使用大写变量来进行定义，例如：

MONDAY = 1
TUESDAY = 2
WEDNESDAY = 3
THURSDAY = 4
FRIDAY = 5
SATURDAY = 6
SUNDAY = 7

但他们都是变量，需要一个个的去写，不利于使用 . 来访问，降低了编程效率。

from enum import Enum, unique
@unique
class Weekdays(Enum):
    MONDAY = 1
    TUESDAY = 2
    WEDNESDAY = 3
    THURSDAY = 4
    FRIDAY = 5
    SATURDAY = 6
    SUNDAY = 7
print(Weekdays.SATURDAY.value)
print(Weekdays(3).value)
four = Weekdays.THURSDAY
print(four == Weekdays.THURSDAY)

结果：

6
3
True

内置函数

打印

ascii(object)

就像函数repr()，返回一个对象可打印的字符串，但是repr()返回的字符串中非 ASCII 编码的字符，会使用 \x、\u 和 \U 来转义。

print(ascii(s))

StudengMinIn grade:\u4e0d\u53ca\u683c

str(object)

返回一个str版本的 object 。

print(str(s))

StudengMinIn grade:不及格

repr(object)

print(repr(s))

结果同上，因为我们定义了__str__和__repr__以及__setattr__

判断是否可调用

callable(object)

如果参数 object 是可调用的就返回True，否则返回False。

print(callable(s))

True

因为我们定义了__call__函数。

属性

getattr(object, name[, default])

返回对象命名属性的值。name 必须是字符串。如果该字符串是对象的属性之一，则返回该属性的值。

print(getattr(s, 'grade'))

59

setattr(object, name, value)

其参数为一个对象、一个字符串和一个任意值。字符串指定一个现有属性或者新增属性。函数会将值赋给该属性，只要对象允许这种操作。

setattr(s, 'grade', 90)
print(getattr(s, 'grade'))

及格

因为我们写了__setattr__函数

delattr(object, name)

实参是一个对象和一个字符串。该字符串必须是对象的某个属性。如果对象允许，该函数将删除指定的属性。

delattr(s, 'grade')
setattr(s, 'grade', 90)
print(getattr(s, 'grade'))

及格

因为我们没写__delattr__函数，即不允许删除属性。

hasattr(object, name)

该实参是一个对象和一个字符串。如果字符串是对象的属性之一的名称，则返回 True，否则返回 False。

print(hasattr(s, 'grade'))
print(hasattr(s, 'age'))

True
False

判断是否可哈希

hash(object)

返回该对象的哈希值（如果它有的话）。哈希值是整数。它们在字典查找元素时用来快速比较字典的键。

print(hash(s))

-9223371947353374688

帮助

help([object])

启动内置的帮助系统（此函数主要在交互式中使用）。

print(help(s))

class StudentMinIn(builtins.object)
| Methods defined here:
|
| __call__(self, *args, **kwargs)
|      Call self as a function.
|
| __init__(self)
|      Initialize self. See help(type(self)) for accurate signature.
|
| __repr__ = __str__(self)
|
| __setattr__(self, key, value)
|      Implement setattr(self, name, value).

上面只是截取了部分。

标识值

id(object)

返回对象的“标识值”。该值是一个整数，在此对象的生命周期中保证是唯一且恒定的。

print(id(s))

2289774363272

判断对象的类

isinstance(object, classinfo)

如果参数 object 是参数 classinfo 的实例或者是其 (直接、间接或虚拟) 子类则返回 True，否则False。

print(isinstance(s, StudentMinIn))

True

issubclass(class, classinfo)

如果 class 是 classinfo 的 (直接、间接或虚拟) 子类则返回 True，否则返回False。类会被视作其自身的子类。

print(isinstance(s, object))

True

返回迭代器对象

iter(object[, sentinel])

返回一个iterator对象。根据是否存在第二个实参，第一个实参的解释是非常不同的。如果没有第二个实参，object 必须是支持迭代协议（有__iter__()方法）的集合对象，或必须支持序列协议（有__getitem__()方法，且数字参数从 0 开始）。如果它不支持这些协议，会触发TypeError 。如果有第二个实参 sentinel，那么 object 必须是可调用的对象。这种情况下生成的迭代器，每次迭代调用它的__next__()方法时都会不带实参地调用 object；如果返回的结果是 sentinel 则触发StopIteration，否则返回调用结果。