python面向对象编程

在python中，面向对象编程主要有两个主题，就是类和类实例。

1、类

新式类——

class ClassName(bases):
	'ClassName class doc string'
	class_suite

经典类——

class ClassName:
	'ClassName class doc string'
	class_suite

关键字是class，紧接着是一个类名，随后是定义类的类体代码。新式类和经典类声明的最大不同在于，所有新式类必须继承至少一个父类，参数bases可以是一个或多个用于继承的父类，即单继承或多重继承，而经典类可以不指定父类。object类是所有类的父类。类通常在一个模块的顶层进行定义。

方法——

class ClassName(bases):
	'ClassName class doc string'
	def function(self[, args]):
		pass

定义方法就是在类定义中使用关键字def，这个方法只能被类实例所调用。方法的第一个参数是self关键字，类似于C++的this关键字，self代表实例对象本身，通过类实例调用方法时解释器会自动传入self参数，而不需要我们自己传递self进来。python不支持C++那样的纯虚函数或者抽象方法，作为替代方法，可以简单地在父类方法中引发NotImplementedError异常来获得类似的效果。

静态方法与类方法——

staticmethod()和classmethod()是内建的静态方法、类方法装饰器，两者都不需要self参数，后者需要类作为第一个参数，也是由解释器自动传入的。

__init__()方法——

class ChildClass(ParentClass):
	' ChildClass class doc string'
	def __init__(self[, args]):
		ParentClass.__init__(self[, args])
		pass

__init__()方法类似于C++的构造器，实例化时会首先调用这个函数，作一些初始化工作，子类可能会自动调用父类的这个方法，子类重写了这个方法后，父类的就不会调用了，需要我们在子类中显式地掉用父类的方法，而且要传入self，这是因为我们不是在父类的实例中调用方法，而是在一个子类实例中调用的，这个方法是未绑定的。返回非None的任何其它对象都会导致TpyeError异常。

__new__()方法——

__new__()方法其实更像一个构造器，因为它必须返回一个合法的实例。

__del__()方法——

__del__()方法像个析构器，然而由于python具有靠引用计数的垃圾对象回收机制，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。del减少的是引用计数，不一定会调用这个函数。如果继承自父类，不要忘记首先调用父类的这个函数。

特殊方法——

上面列举了三个特殊方法，其实python还提供了许多其它的特殊方法，以双下划线开始及结尾。这些特殊方法是python中用来扩充类的强有力的方式，可以模拟标准类型，或者重载操作符，如同C++中的操作符重载一样，这些内容后面会有介绍。

类属性——

class C(object):
	'C class doc string'
	foo = 100

类属性是与类对象绑定的，不依赖于任何类实例，类似于C++的static关键字。查看类属性可通过内建函数dir()或者访问类的字典属性__dict__，后者等同于内建函数vars()接收类对象作为参数的效果。类属性访问可通过类名或者类实例完成，但类属性的修改只能通过类名进行（如果从实例中访问类属性，恰好类属性是个字典，这时类属性是可以通过实例来修改的）。所以，修改类属性，需要使用类名而不是实例。

特殊类属性——

对任何类C，都有如下特殊类属性：

C.__name__

C.__doc__

C.__bases__

C.__dict__

C.__module__

C.__class__

2、实例

实例化——

myObj = Classname()

实例化像调用函数那样，通过一对圆括号来完成。

实例属性——

myObj.name = ‘Blithe’
myObj.age = ‘20’

实例属性不同于类属性，实例属性是这个实例的而不属于类，实例属性能够在“运行时”创建，当一个实例被释放后，它的属性同时也被清除了。构造器是最早可以设置实例属性的地方，因为它是实例创建后第一个被调用的地方。查看实例属性可以像查看类属性一样，使用同样的方法。

特殊实例属性——

对于任意对象I，都仅有如下两个特殊实例属性：

I.__class__

I.__dict__

3、类扩展

类扩展有两种方式，一种是类组合，即类属性的类型为某个类对象，另一种是类继承。在上面的介绍中，如果子类重写了父类的某个方法，在子类中调用父类的这个方法时，要通过父类名调用，写入父类名非最佳选择，一个好用的方法是使用super()，如下：

class Parent(object):
	def foo(self):
		pass
class Child(Parent):
	def foo(self):
		super(Child, self).foo()
		pass

python2.2以后的版本中，类型和类统一了起来，这样的话，我们就能从标准类型中派生子类，常见用法是重写基类的方法。

多重继承时，经典类和新式类的方法搜索顺序MRO不同，前者使用深度优先算法，而后者继承自object，新的菱形类继承结构出现了，需使用广度优先算法。

4、有用的内建函数

issubclass(sub,sup)：判断sub类是否是sup类的子类或者子孙类，sup可以是sub自身，还可以是许多类组成的元组。

isinstance(obj1,obj2)：判断obj1是否是obj2的实例，obj2可以是元组。

hasattr(obj,‘attr‘)：判断obj是否包含attr属性。

getattr(obj,‘attr‘[,value])：获取obj中的attr属性，没有这个属性时会触发AttributeError异常，可设置属性的默认值value。

setattr(obj,‘attr‘,value)：设置obj中的attr属性。

delattr(obj,‘attr‘)：删除obj中的attr属性。

dir([obj])：显示obj的属性，参数可以是类、实例、模块，不带参数时显示调用者的局部变量。

super(type[,obj])：前面介绍过，这个函数的目的就是帮助找出父类。对于每个定义的类，都有一个名为__mro__的属性，它是一个元组，按照它们被搜索时所顺序，列出了备搜索的类。

vars([obj])：与内建函数dir()相似，只是这个函数的obj必须有一个__dict__属性，否则会触发TypeError异常。

5、定制类

前面提到了特殊方法，我们可以使用特殊方法来定制类，扩展类功能。

下面是一个简单的例子，RoundFloat类用来对一个float数值进行四舍五入，保留两位小数，__init__()中的assert判断构造器输入参数必须是一个float数值，否则会触发异常，异常参数是一个自定义的字符串，__str__()是用来支持print语句的，__repr__()是__str__()的别名，支持真正的字符串对象显示出来。

class RoundFloat(object): 
	def __init__(self, val): 
		assert isinstance(val, float), \ 
		"value must be a float!" 
		self.value = round(val, 2) 

	def __str__(self): 
		return "%.2f" %self.value 

	__repr__ = __str__

6、私有化

默认情况下，属性在python中都是public的。python的类并没有像C++那样的private等关键字用于属性可见性标识，但有其它的方法。私有元素以双下划线开头，直接访问是不允许的，例如类C中的self.__age元素，访问时必须是self._C__age，元素前加单个下划线和类名。双下划线的另一个好处是保护变量不与父类名字空间相冲突。

7、包装

包装，意思是对一个已存在的对象进行包装，增加新的、删除不要的、或者修改其它已存在的功能，它的实例拥有标准类型的核心行为，同时又表现出与原类不同的行为。授权是包装的一个特性，授权的过程，即是所有更新的功能都是由新类的某部分来处理，但已存在的功能就授权给对象的默认属性。

实现授权的关键点就是覆盖__getattr__()方法，在代码中包含一个对getattr()内建函数的调用。特别地，调用getattr()以得到默认对象属性并返回它，以便访问或调用。特殊方法__getattr__()的工作方式是，当搜索一个属性时，任何局部对象首先被找到，如果搜索失败了，则__getattr__()会被调用，然后调用getattr()得到任何一个对象的默认行为。

8、新式类

与经典类相比，新式类统一了类型和类，最重要的特性是能够子类化python数据类型，不过许多内建函数都转化成为了工厂函数，当这些函数被调用时，实际上是对相应的类型进行实例化。

__slots__类属性——

__dict__字典属性可以跟踪所有的实例属性，但会占据大量内存，为内存上的考虑，可以使用__slots__类属性替代字典属性。__slots__可以是一个列表、元组或可迭代对象，也可以是标识实例能拥有的唯一属性的简单字符串，任何试图创建一个其名不在__slots__中的名字的实例属性都将导致AttributeError异常。带__slots__属性的类定义不会存在__dict__。

__getattribute__()特殊方法——

前面提到的__getattr__()特殊方法仅当属性不能在__dict__中找到时才被调用，包装授权中用到了这个函数，__getattribute__()类似前者，不同之处在于当属性被访问时，它就一直可以被调用，而不局限与不能找到的情况。如果类同时定义了这两个方法，除非明确从后者调用或引发AttributeError异常，否则前者不会被调用。

描述符——

描述符是python新式类的关键点之一，它为对象属性提供了强大的API，可以认为描述符是表示对象属性的一个代理。当需要属性时，常规方式是通过句点访问，如果有描述符的话也可以用来访问属性。描述符实际上可以是任何类，这种类至少实现了三个属性操作的特殊方法__get__()、__set__()、__delete__()中的一个。

整个描述符系统的核心是__getattribute__()，它的实现方式很特别，有一定的优先级顺序，从高到低依次是类属性、数据描述符、实例属性、非数据描述符及默认的__getattr__()。

静态方法、类方法、属性，甚至所有的函数都是描述符。属性是一种有用的特殊类型的描述符，property()内建函数原型如下：

property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)

下面是property的一个简单用法：

class C(object): 
	def getx(self): return self._x 
	def setx(self, value): self._x = value 
	def delx(self): del self._x 
	x = property(getx, setx, delx, "I'm the 'x' property.")

property还可用作装饰器：

class C(object): 
	@property 
	def x(self): return self._x 
	@x.setter 
	def x(self, value): self._x = value 
	@x.deleter 
	def x(self): del self._x 

元类——

元类用来定义某些类是如何被创建的，拥有创建类的控制权，相关的类属性是__metaclass__，传统类（找不到__metaclass__）的元类为types.ClassType。元类通常传递三个参数到构造器，分别是类名、从基类继承数据的元组和属性字典。

下面是元类应用的一个例子，它只是在用元类创建一个类时，显示时间标签：

#!/usr/bin/env python 

from time import ctime 

print '*** Welcome to Metaclasses!' 
print '\tMetaclass declaration first.' 

class MetaC(type): 
	def __init__(cls, name, bases, attrd): 
		super(MetaC, cls).__init__(name, bases, attrd) 
		print '*** Created class %r at: %s' %(name, ctime()) 

print '\tClass "Foo" declaration next.' 

class Foo(object): 
	__metaclass__ = MetaC 
	def __init__(self): 
		print '*** Instantiated class %r at: %s' %(self.__class__.__name__, ctime()) 

print '\tClass "Foo" instantiation next.' 
f = Foo() 
print '\tDONE'

下面是log输出：

*** Welcome to Metaclasses! 
	Metaclass declaration first. 
	Class "Foo" declaration next. 
*** Created class 'Foo' at: Thu Jun  4 10:03:06 2015 
	Class "Foo" instantiation next. 
*** Instantiated class 'Foo' at: Thu Jun  4 10:03:06 2015 
	DONE 

下面是元类应用的一个稍微复杂的例子，要求新创建的类重写__str__()和__repr__()两个方法，如果没有的话，前者触发异常，后者引起警告。

#!/usr/bin/env python 

from warnings import warn 

class ReqStrSugRepr(type): 
	def __init__(cls, name, bases, attrd): 
		print '*** Defined ReqStrSugRepr (meta)class\n' 

		super(ReqStrSugRepr, cls).__init__(name, bases, attrd) 

		if '__str__' not in attrd: 
			aerror = 'Class %r requires overriding of __str__()' %name 
			raise TypeError(aerror) 

		if '__repr__' not in attrd: 
			awarn = 'Class %r suggests overriding of __repr__()\n' %name 
			warn(awarn, stacklevel = 3) 

		print '*** Created %r class\n' %name 


class Foo(object): 
	__metaclass__ = ReqStrSugRepr 

	def __str__(self): 
		return 'Instance of class:', self.__class__.__name__ 

	def __repr__(self): 
		return self.__class__.__name__ 
 

class Bar(object): 
	__metaclass__ = ReqStrSugRepr 

	def __str__(self): 
		return 'Instance of class:', self.__class__,__name__ 


class FooBar(object): 
	__metaclass__ = ReqStrSugRepr

下面是log输出：

*** Defined ReqStrSugRepr (meta)class 

*** Created 'Foo' class 

*** Defined ReqStrSugRepr (meta)class 

sys:1: UserWarning: Class 'Bar' suggests overriding of __repr__() 

*** Created 'Bar' class 

*** Defined ReqStrSugRepr (meta)class 

Traceback (most recent call last): 
  File "./metaCEx2.py", line 39, in <module> 
    class FooBar(object): 
  File "./metaCEx2.py", line 13, in __init__ 
    raise TypeError(aerror) 
TypeError: Class 'FooBar' requires overriding of __str__() 

9、几个模块

UserList：提供一个列表对象的封装类。

UserDict：提供一个字典对象的封装类。

UserString：提供一个字符串对象的封装类，它又包括一个MutableString子类。

types：定义所有python对象的类型在标准python解释器中的名字。

operator：标准操作符的函数接口。