Python入门篇之面向对象

面向对象设计与面向对象编程的关系

面向对象设计（OOD）不会特别要求面向对象编程语言。事实上，OOD 可以由纯结构化语言来实现，比如 C，但如果想要构造具备对象性质和特点的数据类型，就需要在程序上作更多的努力。当一门语言内建 OO 特性，OO 编程开发就会更加方便高效。另一方面，一门面向对象的语言不一定会强制你写 OO 方面的程序。例如 C++可以被认为"更好的C"；而 Java，则要求万物皆类，此外还规定，一个源文件对应一个类定义。然而，在 Python 中，类和 OOP 都不是日常编程所必需的。尽管它从一开始设计就是面向对象的，并且结构上支持 OOP，但Python 没有限定或要求你在你的应用中写 OO 的代码。OOP 是一门强大的工具，不管你是准备进入，学习，过渡，或是转向 OOP，都可以任意支配。考虑用 OOD 来工作的一个最重要的原因，在于它直接提供建模和解决现实世界问题和情形的途径。

类

类是一种数据结构，我们可以用它来定义对象，后者把数据值和行为特性融合在一起。类是现实世界的抽象的实体以编程形式出现。实例是这些对象的具体化。可以类比一下，类是蓝图或者模型，用来产生真实的物体（实例）。类还可以派生出相似但有差异的子类。编程中类的概念就应用了很多这样的特征。在 Python 中，类声明与函数声明很相似，头一行用一个相应的关键字，接下来是一个作为它的定义的代码体，如下所示：

复制代码 代码如下:

def functionName(args):
'function documentation string' #函数文档字符串
function_suite #函数体
class ClassName(object):
'class documentation string' #类文档字符串
class_suite #类体

二者都允许你在他们的声明中创建函数，闭包或者内部函数（即函数内的函数），还有在类中定义的方法。最大的不同在于你运行函数，而类会创建一个对象。类就像一个 Python 容器类型。尽管类是对象（在 Python 中，一切皆对象），但正被定义时，它们还不是对象的实现。

创建类

Python 类使用 class 关键字来创建。简单的类的声明可以是关键字后紧跟类名：

复制代码 代码如下:

class ClassName(bases):
'class documentation string' #'类文档字符串'
class_suite #类体

基类是一个或多个用于继承的父类的集合；类体由所有声明语句，类成员定义，数据属性和函数组成。类通常在一个模块的顶层进行定义，以便类实例能够在类所定义

的源代码文件中的任何地方被创建。

声明与定义
对于 Python 函数来说，声明与定义类没什么区别，因为他们是同时进行的，定义（类体）紧跟在声明（含 class 关键字的头行[header line])和可选的文档字符串后面。同时，所有的方法也必须同时被定义。如果对 OOP 很熟悉，请注意 Python 并不支持纯虚函数（像 C++）或者抽象方法（如在 JAVA 中），这些都强制程序员在子类中定义方法。作为替代方法，你可以简单地在基类方法中引发 NotImplementedError 异常，这样可以获得类似的效果。

类属性

属性就是属于另一个对象的数据或者函数元素,可以通过我们熟悉的句点属性标识法来访问。一些 Python 类型比如复数有数据属性（实部和虚部），而另外一些，像列表和字典，拥有方法（函数属性）。

有关属性的一个有趣的地方是，当你正访问一个属性时，它同时也是一个对象，拥有它自己的属性，可以访问，这导致了一个属性链，比如，myThing,subThing,subSubThing.等等

类的数据属性

数据属性仅仅是所定义的类的变量。它们可以像任何其它变量一样在类创建后被使用，并且，要么是由类中的方法来更新，要么是在主程序其它什么地方被更新。
这种属性已为 OO 程序员所熟悉，即静态变量，或者是静态数据。它们表示这些数据是与它们所属的类对象绑定的，不依赖于任何类实例。如果你是一位 Java 或 C++程序员，这种类型的数据相当于在一个变量声明前加上 static 关键字。静态成员通常仅用来跟踪与类相关的值。

看下面的例子，使用类数据属性(foo):

复制代码 代码如下:

class c(object):
foo = 100
print c.foo
100
c.foo+=1
c.foo
101

方法

复制代码 代码如下:

class MyClass(object):
def myNoActionMethod(self):
pass
mc = MyClass()
mc.myNoActionMethod()

任何像函数一样对 myNoActionMethod 自身的调用都将失败：

复制代码 代码如下:

myNoActionMethod() Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
myNoActionMethod() NameError: myNoActionMethod

甚至由类对象调用此方法也失败了。

复制代码 代码如下:

MyClass.myNoActionMethod() Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
MyClass.myNoActionMethod()
TypeError: unbound method must be called with class
instance 1st argument

绑定（绑定及非绑定方法）
为与 OOP 惯例保持一致，Python 严格要求，没有实例，方法是不能被调用的。这种限制即 Python所描述的绑定概念(binding)，在此，方法必须绑定（到一个实例）才能直接被调用。非绑定的方法可能可以被调用，但实例对象一定要明确给出，才能确保调用成功。然而，不管是否绑定，方法都是它所在的类的固有属性，即使它们几乎总是通过实例来调用的。

决定类的属性

要知道一个类有哪些属性，有两种方法。最简单的是使用 dir()内建函数。另外是通过访问类的字典属性dict，这是所有类都具备的特殊属性之一。

看一下下面的例子：

复制代码 代码如下:

class myclass(object):
'myclass class definition' #类定义
myVersion = '1.1' #静态数据
def showVesion(self): #方法
print myclass.myVersion

dir(myclass)

运行结果：

复制代码 代码如下:

['class', 'delattr', 'dict', 'doc', 'format', 'getattribute', 'hash', 'init', 'module', 'new', 'reduce', '__reduce_ex', 'repr', 'setattr', 'sizeof', 'str', 'subclasshook', 'weakref__', 'myVersion', 'showVesion']

使用：

复制代码 代码如下:

myclass.dict
dict_proxy({'module': 'main', 'showVesion': <function showVesion at 0x0134C9B0>, 'dict': <attribute 'dict' of 'myclass' objects>, 'myVersion': '1.1', 'weakref': <attribute 'weakref' of 'myclass' objects>, 'doc': 'myclass class definition'})

从上面可以看到，dir()返回的仅是对象的属性的一个名字列表，而dict返回的是一个字典，它的键(keys)是属性名，键值(values)是相应的属性对象的数据值。
结果还显示了 MyClass 类中两个熟悉的属性，showMyVersion 和 myVersion，以及一些新的属性。这些属性，doc及module，是所有类都具备的特殊类属性(另外还有dict)。。内建的 vars()函数接受类对象作为参数，返回类的dict属性的内容。

特殊的类属性

对任何类Ｃ，表显示了类Ｃ的所有特殊属性：
C.name 类Ｃ的名字（字符串）
C.doc 类Ｃ的文档字符串
C.bases 类Ｃ的所有父类构成的元组
C.dict 类Ｃ的属性
C.module 类Ｃ定义所在的模块（1.5 版本新增）
C.class 实例Ｃ对应的类（仅新式类中）

复制代码 代码如下:

myclass.name
'myclass'
myclass.doc
'myclass class definition'
myclass.bases
(<type 'object'>,)
print myclass.dict
{'module': 'main', 'showVesion': <function showVesion at 0x0134C9B0>, 'dict': <attribute 'dict' of 'myclass' objects>, 'myVersion': '1.1', 'weakref': <attribute 'weakref' of 'myclass' objects>, 'doc': 'myclass class definition'}
myclass.module
'main'
myclass.class
<type 'type'>

实例

如果说类是一种数据结构定义类型，那么实例则声明了一个这种类型的变量。实例是那些主要用在运行期时的对象，类被实例化得到实例，该实例的类型就是这个被实例化的类。

初始化：通过调用类对象来创建实例

Python 的方式更加简单。一旦定义了一个类，创建实例比调用一个函数还容易------不费吹灰之力。实例化的实现，可以使用函数操作符，如下示：

class MyClass(object): # define class 定义类
pass
mc = MyClass() # instantiate class 初始化类
init()"构造器"方法

当类被调用，实例化的第一步是创建实例对象。一旦对象创建了，Python 检查是否实现了init()方法。默认情况下，如果没有定义（或覆盖）特殊方法init()，对实例不会施加任何特别的操作.任何所需的特定操作，都需要程序员实现init()，覆盖它的默认行为。

如果init()没有实现，则返回它的对象，实例化过程完毕。

如果init()已经被实现，那么它将被调用，实例对象作为第一个参数(self)被传递进去，像标准方法调用一样。调用类时，传进的任何参数都交给了init()。实际中，你可以想像成这样：把创建实例的调用当成是对构造器的调用。

new()"构造器"方法

与init()相比，new()方法更像一个真正的构造器。需要一种途径来实例化不可变对象，比如，派生字符串，数字，等等。在这种情况下，解释器则调用类的new()方法，一个静态方法，并且传入的参数是在类实例化操作时生成的。new()会调用父类的new()来创建对象（向上代理）。new()必须返回一个合法的实例。

del()"解构器"方法

同样，有一个相应的特殊解构器（destructor）方法名为del()。然而，由于 Python 具有垃圾对象回收机制（靠引用计数)，这个函数要直到该实例对象所有的引用都被清除掉后才会执行。Python 中的解构器是在实例释放前提供特殊处理功能的方法，它们通常没有被实现，因为实例很少被显式释放。

注意：Python 没有提供任何内部机制来跟踪一个类有多少个实例被创建了，或者记录这些实例是些什么东西。如果需要这些功能，你可以显式加入一些代码到类定义或者init()和del()中去。最好的方式是使用一个静态成员来记录实例的个数。靠保存它们的引用来跟踪实例对象是很危险的，因为你必须合理管理这些引用，不然，你的引用可能没办法释放（因为还有其它的引用）！看下面一个例子：

复制代码 代码如下:

class instCt(object):
count = 0
def init(self):
instCt.count += 1
def del(self):
instCt.count -= 1
def howMany(self):
return instCt.count

a = instCt()
b = instCt()
b.howMany()
2
a.howMany()
2
del b
a.howMany()
1
del a
instCt.count
0

实例属性

设置实例的属性可以在实例创建后任意时间进行，也可以在能够访问实例的代码中进行。构造器init()是设置这些属性的关键点之一

能够在"运行时"创建实例属性，是 Python 类的优秀特性之一，Python 不仅是动态类型，而且在运行时，允许这些对象属性的动态创建。这种特性让人爱不释
手。当然，创建这样的属性时，必须谨慎。一个缺陷是，属性在条件语句中创建，如果该条件语句块并未被执行，属性也就不存在，而你在后面的代码中试着去访问这些属性，就会有错误发生。

默认参数提供默认的实例安装
在实际应用中，带默认参数的init()提供一个有效的方式来初始化实例。在很多情况下，默认值表示设置实例属性的最常见的情况，如果提供了默认值，我们就没必要显式给构造器传值了。

复制代码 代码如下:

class HotelRoomCalc(object):
'hotel room rate calculate'
def init(self, rt, sales = 0.085, rm = 0.1):
'''HotelRoomCalc default arguments:
sales tax == 8.5% and room tax == 10%'''
self.salesTax = sales
self.roomTax = rm
self.roomRate = rt
def calcTotal(self, days = 1):
'Calculate total: default to daily rate'
daily = round((self.roomRate 14 (1+self.roomTax + self.salesTax)),2)
return float(days) * daily

sfo = HotelRoomCalc(299)
sfo.calcTotal()
4960.41
sfo.calcTotal(2)
9920.82
sea = HotelRoomCalc(189, 0.086, 0.085)
sea.calcTotal()
3098.47
sea.calcTotal(4)
12393.88