Python面向对象类编写细节分析【类,方法,继承,超类,接口等】

  • 更新时间:2022-12-02 14:13:36
  • 编辑:姚高原
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参考资料

正文内容

本文实例讲述了Python面向对象类编写技术细节。分享给大家供大家参考,具体如下:

类代码编写细节

继续学习类、方法和继承。

class语句

以下是class语句的一般形式:

class <name>(superclass,...):
  data = value
  def method(self,...):
    self.member = value

在class语句内,任何赋值语句都会产生类属性,而且还有特殊名称方法重载运算符。例如,名为__init__的函数会在实例对象构造时调用(如果定义过的话)。

例子

类是命名空间,也就是定义变量名(属性)的工具。

1.就像函数一样,class语句是本地作用域,由内嵌的赋值语句建立的变量名,就存在于这个本地作用域内。

2.就像模块内的变量名,在class语句内赋值的变量名会变成类对象中的属性。

因为class是复合语句,所以任何种类的语句都可位于其主体内:print、=、if、def等。当class语句自身执行时,class语句内的所有语句都会执行。在class语句内赋值的变量名,会创建类属性,而内嵌的def则会创建类方法。

例如,把简单的非函数的对象赋值给类属性,就会产生数据属性,由所有实例共享。

>>> class ShareData:
  spam = 42
>>> x = ShareData()
>>> y = ShareData()
>>> x.spam,y.spam
(42, 42)

在这里,因为变量名spam是在class语句的顶层进行赋值的,因此会附加在这个类中,从而为所有的实例共享。我们可通过类名称修改它,或者是通过实例或类引用它。

>>> ShareData.spam = 99
>>> x.spam,y.spam,ShareData.spam
(99, 99, 99)

这种类属性可以用于管理贯穿所有实例的信息。例如,所产生的实例的数目的计数器。

现在,如果通过实例而不是类来给变量名spam赋值时,看看会发生什么:

>>> x.spam = 88
>>> x.spam,y.spam,ShareData.spam
(88, 99, 99)

对实例的属性进行赋值运算会在该实例内创建或修改变量名,而不是在共享的类中。

对对象属性进行赋值总是会修改该对象,除此之外没有其他的影响。例如,y.spam会通过继承而在类中查找,但是,对x.spam进行赋值运算则会把该变量名附加在x本身上。

看下面这个例子,可以更容易理解这种行为,把相同的变量名储存在两个位置:

>>> class MixedNames:
  data = 'spam'
  def __init__(self,value):
    self.data = value
  def display(self):
    print(self.data,MixedNames.data)

当创建这个类的实例的时候,变量名data会在构造函数方法内对self.data进行赋值运算,从而把data附加到这些实例上。

>>> x = MixedNames(1)
>>> y = MixedNames(2)
>>> x.display(),y.display()
1 spam
2 spam
(None, None)

【这里的(None,None)是调用display函数的返回值】

结果就是,data存在于两个地方:在实例对象内(由__init__中的self.data赋值运算所创建)以及在实例继承变量名的类中(由类中的data赋值运算所创建)。类的display方法打印了这两个版本,先以点号运算得到self实例的属性,然后才是类。

利用这些技术把属性储存在不同对象内,我们可以决定其可见范围。附加在类上时,变量名是共享的;附加在实例上时,变量名是属于每个实例的数据,而不是共享的数据。

方法

方法即函数。方法在class中是由def语句创建的函数对象。从抽象的角度来看,方法替实例对象提供了要继承的行为。从程序的角度看,方法与简单函数的工作方式完全一致,只是有一个重要的差别:方法的第一个参数总是接收方法调用的隐性主体,也就是实例对象。

Python会自动把实例方法的调用对应到类方法函数。如下所示,方法调用需要通过实例,就像这样:

instance.method(args...)

这会自动翻译成以下形式的类方法函数调用:

class.method(instance,args...)

class通过Python继承搜索流程找出方法名称所在之处。事实上,两种调用形式在Python中都有效。

在类方法中,按惯例第一个参数通常都称为self(严格来说,只有其位置重要,而不是它的名称)。这个参数给方法提供了一个钩子,从而返回调用的主体,也就是实例对象:因为类可以产生许多实例对象,所以需要这个参数来惯例每个实例彼此各不相同的数据。

例子

定义下面这个类:

>>> class NextClass:
  def printer(self,text):
    self.message = text
    print(self.message)

我们通过实例调用printer方法如下:

>>> x = NextClass()
>>> x.printer('instance call')
instance call
>>> x.message
'instance call'

当通过实例进行点号运算调用它时,printer会先通过继承将其定位,然后它的self参数会自动赋值为实例对象(x)。text参数会获得在调用时传入的字符串('instance call')。注意:因为Python会自动传递第一个参数给self,实际上只需要传递一个参数。在printer中,变量名self是用于读取或设置每个实例的数据的,因为self引用的是当前正在处理的实例。

方法能通过实例或类本身两种方法其中的任意一种进行调用。例如,我们也可以通过类的名称调用printer,只要明确地传递了一个实例给self参数。

>>> NextClass.printer(x,'class call')#Direct Class Call
class call
>>> x.message
'class call'

通过实例和类的调用具有相同的效果,只要在类形式中传递了相同的实例对象。实际上,在默认情况下,如果尝试不带任何实例调用的方法时,就会得到出错信息。

>>> NextClass.printer('bad call')
Traceback (most recent call last):
 File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
  NextClass.printer('bad call')
TypeError: printer() missing 1 required positional argument: 'text'

调用超类构造函数

在构造时,Python会找出并且只调用一个__init__。如果保证子类的构造函数也会执行超类构造时的逻辑,一般都必须通过类明确地调用超类的__init__方法。

class Super:
  def __init__(self,x):
    ...default code...
class Sub(Super):
  def __init__(self,x,y):
    Super.__init__(self,x)
    ...custom code...
I = Sub(1,2)

这种写法便于维护代码,之前也介绍过。这种方法扩展了超类的方法,而不是完全取代了它。

类接口技术

扩展只是一种与超类接口的方法。下面所示的specialize.py文件定义了多个类,示范了一些常用技巧。

Super:定义一个method函数以及在子类中期待一个动作的delegate。
Inheritor:没有提供任何新的变量名,因此会获得Super中定义的一切内容。
Replacer:用自己的版本覆盖Super的method
Extender:覆盖并回调默认method,从而定制Super的method
Provider:实现Super的delegate方法预期的action方法。

下面是这个文件:

class Super:
  def method(self):
    print('in Super.methon')
  def delegate(self):
    self.action()
class Inheritor(Super):
  pass
class Replacer(Super):
  def method(self):
    print('in Replacer.method')
class Extender(Super):
  def method(self):
    print('starting Extender.method')
    Super.method(self)
    print('ending Extender.method')
class Provider(Super):
  def action(self):
    print('in Provider.action')
if __name__=='__main__':
  for klass in (Inheritor,Replacer,Extender):
    print('\n'+klass.__name__+'...')
    klass().method()
  print('\nProvider...')
  x = Provider()
  x.delegate()

执行结果如下:

Inheritor...
in Super.methon
Replacer...
in Replacer.method
Extender...
starting Extender.method
in Super.methon
ending Extender.method
Provider...
in Provider.action

抽象超类

注意上例中的Provider类是如何工作的。当通过Provider实例调用delegate方法时,有两个独立的继承搜索会发生:

1.在最初的x.delegate的调用中,Python会搜索Provider实例和它上层的对象,直到在Super中找到delegate的方法。实例x会像往常一样传递给这个方法的self参数。

2.在Super.delegate方法中,self.action会对self以及它上层的对象启动新的独立继承搜索。因为self指的是Provider实例,在Provider子类中就会找到action方法。

这种“填空式”的代码结构一般就是OOP的软件框架。这个例子中的超类有时也称作是抽象超类——也就是类的部分行为默认是由其子类所提供的。如果预期的方法没有在子类中定义,当继承搜索失败时,Python会引发未定义变量名的异常。

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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