面向对象 Python - 构建模块

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在本章中，我们将详细讨论面向对象的术语和编程概念。类只是一个实例的工厂。这个工厂包含蓝图，描述了如何创建实例。实例或对象是从类构建的。在大多数情况下，我们可以拥有一个类的一个以上实例。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预期具有相同的属性。

类捆绑：行为和状态

类允许您将对象的行为和状态捆绑在一起。观察以下图表以更好地理解 -

Bundles

在讨论类捆绑时，以下几点值得注意 -

  • 单词行为与函数相同 - 它是一段执行某些操作（或实现行为）的代码。

  • 单词状态与变量相同 - 它是用于在类中存储值的位置。

  • 当我们将类的行为和状态一起断言时，这意味着类打包了函数和变量。

类具有方法和属性

在 Python 中，创建方法定义了类行为。方法一词是在类中定义的函数的 OOP 名称。总结一下 -

  • 类函数 - 是方法的同义词

  • 类变量 - 是名称属性的同义词。

  • 类 - 具有精确行为的实例的蓝图。

  • 对象 - 类的实例之一，执行在类中定义的功能。

  • 类型 - 指示实例所属的类

  • 属性 - 任何对象值：object.attribute

  • 方法 - 在类中定义的“可调用属性”

例如，观察以下代码片段 -

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

以下代码展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)

在这里，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。上面代码中的pass表示此块为空，即它是空的类定义。

让我们创建一个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>

在这里，我们创建了MyClass的实例。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该变量，如下面的代码所示 -

class MyClass(object):
   var = 9

# Create first instance of MyClass
this_obj = MyClass()
print(this_obj.var)

# Another instance of MyClass

that_obj = MyClass()
print (that_obj.var)

输出

当您执行上面给出的代码时，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，因此当请求从实例获取属性时，实例会在该实例和类中查找属性。这称为属性查找。

实例方法

在类中定义的函数称为方法。实例方法需要一个实例才能调用它，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调用它（self），但建议使用self，因为它是命名约定。

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

输出

当您执行上面给出的代码时，您可以观察到以下输出 -

9
hello, World

请注意，在上一个程序中，我们定义了一个以self作为参数的方法。但我们不能调用该方法，因为我们没有声明任何参数。

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

输出

当您执行上面给出的代码时，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原理的复杂性，这对开发人员以下列方式有利 -

  • 简化并易于理解，无需了解内部细节即可使用对象。

  • 任何更改都可以轻松管理。

面向对象编程严重依赖封装。封装和抽象（也称为数据隐藏）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，这意味着无法从对象定义外部看到对象的内部表示。对这些数据的访问通常是通过特殊方法实现的 - Getter 和 Setter。

这些数据存储在实例属性中，并且可以从类外部的任何位置进行操作。为了保护它，这些数据只能使用实例方法访问。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

当您执行上面给出的代码时，您可以观察到以下输出 -

45
Fourty Five

只有在数据正确且有效时才应存储数据，使用异常处理结构。正如我们上面看到的，对用户输入到 setAge() 方法没有任何限制。它可以是字符串、数字或列表。因此，我们需要检查上面的代码以确保存储数据的正确性。

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())

Init 构造函数

__init__ 方法在类对象实例化后立即隐式调用。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，如下所示 -

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

Python 在实例化期间调用 __init__ 以定义在实例化类时应出现的附加属性，这可能是为该对象设置一些初始值或运行实例化时所需的例程。因此，在这个例子中，可以通过以下方式获得一个新的初始化实例 -

x = MyClass()

__init__() 方法可以具有一个或多个参数，以获得更大的灵活性。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

在类中定义的属性称为“类属性”，在函数中定义的属性称为“实例属性”。在定义时，这些属性没有以 self 为前缀，因为它们是类的属性，而不是特定实例的属性。

类属性可以由类本身（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
>>>

即使这不是破坏封装的好方法，类属性也可以在实例中被覆盖。

Python 中有一个属性查找路径。第一个是在类中定义的方法，然后是它上面的类。

>>> 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
>>>
>>> # This will delete the value set for 'dd.classy' in the instance.
>>> del dd.classy
>>> >>> # Since the overriding attribute was deleted, this will print 'class
value'.

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

我们正在实例 dd 中覆盖“classy”类属性。当它被覆盖时，Python 解释器读取覆盖的值。但是，一旦使用“del”删除新值，该实例中就不再存在覆盖的值，因此查找向上移到上一级并从类中获取它。

使用类和实例数据

在本节中，让我们了解类数据如何与实例数据相关联。我们可以在类或实例中存储数据。当我们设计一个类时，我们决定哪些数据属于实例，哪些数据应该存储到整个类中。

实例可以访问类数据。如果我们创建多个实例，则这些实例可以访问其各自的属性值以及整个类数据。

因此，类数据是在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
# In above line, class ('InstanceCounter') act as an object
   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

当您执行上面给出的代码时，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__如下所示 -

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