python实用教程-第八章-类与对象课件

第八章类与对象Python支持创建自己的对象，Python从设计之初就是一门面向对象语言，它提供了一些语言特性支持面向对象编程。创建对象是Python的核心概念，本章将介绍如何创建对象，以及多态、封装、方法和继承等概念。Python快乐学习班的同学结束函数乐高积木厅的创意学习后，导游带领他们来到对象动物园。在对象动物园，将为同学们呈现各种动物对象，同学们将在这里了解各种动物所属的类别，各种动物所拥有的技能，以及它们的技能继承自哪里等知识点。现在跟随Python快乐学习班的同学一起进入对象动物园观摩吧！第八章类与对象Python支持创建自己的对象，Pytho18.1理解面向对象8.1理解面向对象28.1.1面向对象编程Python是一门面向对象编程语言，对面向对象语言编码的过程就叫做面向对象编程。面向对象编程——ObjectOrientedProgramming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合，每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息，计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。在Python中，所有数据类型都被视为对象，也可以自定义对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（Class）的概念。8.1.1面向对象编程Python是一门面向对象编程语言38.1.2面向对象术语简介类（Class）：用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。类变量（或属性）：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在方法之外。类变量通常不作为实例变量使用。类变量也称作属性。数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。多态（Polymorphism）：对不同类的对象使用同样的操作。封装（Encapsulation）：对外部世界隐藏对象的工作细节。8.1.2面向对象术语简介类（Class）：用来描述具有4继承（Inheritance）：即一个派生类（derivedclass）继承基类（baseclass）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。以普通的类为基础建立专门的类对象。实例化（Instance）：创建一个类的实例，类的具体对象。方法：类中定义的函数。对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。对象可以包含任意数量和类型的数据。继承（Inheritance）：即一个派生类（derived58.2类的定义与使用8.2类的定义与使用68.2.1类的定义类定义的语法格式如下：classClassName(object):<statement-1>.<statement-N>Python中定义类使用class关键字，class后面紧跟类名。示例如下（my_class.py）：classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'由代码可以看到，这里定义了一个名为MyClass的类。8.2.1类的定义类定义的语法格式如下：7在Python中，类名一般由以大写字母开头的单词命名，并且若是由多个单词组成的类名，那各个单词的首字母都大写。类名后面紧接着是(object)，object表示该类是从哪个类继承的。通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。类包含属性（相当于函数中的语句）和方法（类中的方法大体可以理解成第7章所学的函数）。在类中定义的方法的形式和函数差不多，但不称为函数，而称为方法。因为方法需要靠类对象去调用，而函数不需要。在Python中，类名一般由以大写字母开头的单词命名，并且若88.2.2类的使用classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'

use_class=MyClass()print('调用类的属性：',use_class.i)print('调用类的方法：',use_class.f())类的使用比函数调用多了几个操作，调用需要执行如下操作：use_class=MyClass()这步叫做类的实例化，即创建一个类的实例，此处得到的use_class这个变量称为类的具体对象。8.2.2类的使用classMyClass(objec9再看后面两行的调用：print(f'调用类的属性：{use_class.i}')print(f'调用类的方法：{use_class.f()}')这里第一行后面use_class.i部分的作用是调用类的属性，也就是前面所说的类变量。第二行后面use_class.f()部分的作用是调用类的方法。在类中定义方法的要求：在类中定义方法时，第一个参数必须是

self。除第一个参数之外，类的方法和普通函数没什么区别，如可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数等。在类中调用方法的要求：要调用一个方法，在实例变量上直接调用即可。除了self不用传递，其他参数正常传入。类对象支持两种操作，属性引用和实例化。实例化方式上面已经介绍过，属性引用的标准语法格式如下：语法中，obj代表类对象，name代表属性。再看后面两行的调用：108.3深

入

类本节将深入介绍类的相关内容，如类的构造方法和访问权限。8.3深入类本节将深入介绍类的相关内容，如类的构118.3.1类的构造方法对前面的示例做一些改动，改动后代码如下（my_calss_search.py）：classMyClass(object):i=123def__init__(self,name):=name

deff(self):return'hello,'+

use_class=MyClass('xiaomeng')print('调用类的属性：',use_class.i)print('调用类的方法：',use_class.f())8.3.1类的构造方法对前面的示例做一些改动，改动后代码12实例化MyClass这个类时，调用了__init__()这个方法。在Python中，__init__()方法是一个特殊的方法，当对象实例化时会被调用，__init__()的意思是初始化，是initialization的简写。这个方法的书写方式是：先两个下划线，后面接着是init，再接着两个下划线。这个方法也叫构造方法。在定义类时，若不显式定义一个__init__()方法，则程序默认调用一个无参的__init__()方法。在Python中，定义类时，若没有定义构造方法（__init__()方法），在类的实例化时，系统会调用默认的构造方法。另外，__init__()方法可以有参数，参数通过__init__()传递到类的实例化操作上。一个类中可用定义多个构造方法，但类实例化时只实例化其中位于最后的一个构造方法，也即后面的构造方法会覆盖前面的构造方法，并且实例化时需要根据最后一个构造方法的形式进行实例化。建议一个类中只定义一个构造函数。实例化MyClass这个类时，调用了__init__()这个138.3.2类的访问权限在类内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。要让内部属性不被外部访问，可以在属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。在Python中，可以给类增加get_attrs这样的方法来获取类中的私有变量。在Python中，可以再给类增加set_attrs这样的方法来修改类中的私有变量。在Python中，通过定义私有变量和定义对应的set方法，可以帮助我们做参数检查，避免传入无效的参数。类还有私有方法。类的私有方法也是以两个下划线开头，声明该方法为私有方法，且不能在类的外使用。8.3.2类的访问权限在类内部，可以有属性和方法，而外部148.4继

承继承的语法格式如下：classDerivedClassName(BaseClassName):<statement-1>..<statement-N>面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用，实现这种重用的方法之一是通过继承机制。继承完全可以理解成类之间的类型和子类型关系。在面向对象程序设计中，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，定义的新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Baseclass、Superclass）。8.4继承继承的语法格式如下：15继承语法class子类名（基类名）：基类名写在括号里，基本类是在类定义的时候，在元组之中指明的。在python中继承中的一些特点：（1）在继承中，基类的构造方法（__init__()方法）不会被自动调用，它需要在其子类的构造方法中专门调用。（2）在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数。（3）Python总是首先查找对应类型的方法，如果不能在子类中找到对应的方法，它才到基类中逐个查找。继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部非私有的功能。继承语法class子类名（基类名）：基类名写在括号里，基本类16classAnimal(object):defrun(self):print('Animalisrunning...')定义类：classDog(Animal):pass

classCat(Animal):passdog=Dog()dog.run()

cat=Cat()cat.run()classAnimal(object):178.5多重继承Python还支持多重继承。多重继承的语法格式如下：classDerivedClassName(Base1,Base2,Base3):<statement-1>

.<statement-N>可以看到，多重继承就是在定义类时，在类名后面的圆括号中添加多个基类（父类或超类），各个基类之间使用逗号分隔。需要注意圆括号中父类的顺序，若父类中有相同的方法名，在子类使用时未指定，Python会从左到右进行搜索。即若某个方法在子类中没有定义，则子类从左到右查找各个父类中是否包含这个方法。通过类的多重继承，一个子类就可以继承多个父类，并从多个父类中取得所有非私有方法。8.5多重继承Python还支持多重继承。多重继承的语法188.6多

态使用继承，可以重复使用代码。但对于继承中的示例，无论是Dog类还是Cat类，调用父类的run()方法时显示的都是Animalisrunning...。对Dog类和Cat类做如下改进（完整代码见animal_3.py）：classDog(Animal):defrun(self):print('Dogisrunning...')

classCat(Animal):defrun(self):print('Catisrunning...')8.6多态使用继承，可以重复使用代码。但对于继承19执行如下语句：dog=Dog()print('实例化Dog类')dog.run()

cat=Cat()print('实例化Cat类')cat.run()执行结果如下：实例化Dog类Dogisrunning...实例化Cat类Catisrunning...执行如下语句：20由执行结果看到，分别得到了Dog和Cat各自的running结果。当子类和父类都存在相同的run()方法时，子类的run()方法会覆盖了父类的run()方法，在代码运行的时候，总是会调用子类的run()方法。我们称这个为：多态。多态这个术语来自希腊语，意思是有多种形式。多态意味着就算不知道变量所引用的对象类型是什么，还是能对对象进行操作，而多态也会根据对象（或类）的不同而表现出不同的行为。例如我们上面定义的Animal类，在类中定义了run方法，Dog和Cat类分别继承Animal类，并且分别定义了自己的run方法，最后Dog和Cat调用run方法时，调用的是自己的定义的run方法。多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat等对象时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat等都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由执行结果看到，分别得到了Dog和Cat各自的running21多态的意思是：对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat对象上，由运行时该对象的确切类型决定。多态真正的威力在于：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：对扩展开放：允许新增Animal子类。对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的函数。很多函数和运算符都是多态的——你写的绝大多数程序可能也是，即便你并非有意这样。多态的意思是：对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类228.7封

装封装是对全局作用域中其他区域隐藏多余信息的原则。听起来有些像多态——使用对象而不用知道其内部细节，两者概念类似，因为它们都是抽象的原则——它们都会帮忙处理程序组件而不用过多关系细节，就像函数一样。但是封装并不等同于多态。多态可以让用户对于不知道什么类（或对象类型）的对象进行方法调用，而封装是可以不用关心对象是如何构建的而直接进行使用。前面几节的示例基本都有用到封装的思想，如在前面定义的Student类中，每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据，比如打印学生的成绩，我们如下定义（student.py）：8.7封装封装是对全局作用域中其他区域隐藏多余信23classStudent(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

std=Student('xiaozhi',90)definfo(std):print(f'学生：{}；分数:{std.score}')info(std)既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，就没有必要从外面的函数去访问，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。classStudent(object):24classStudent0(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

definfo(self):print(f'学生：{}；分数:{self.score}')要定义一个方法，除了第一个参数是self外，其他和普通函数一样。要调用一个方法，只需要在实例变量上直接调用，除了self不用传递，其他参数正常传入，执行如下语句：stu=Student0('xiaomeng',95)封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法。classStudent0(object):258.8获取对象信息当我们调用一个方法时，可能需要传递一个参数，这个参数类型我们是知道的，但是对于接收参数的方法，就不一定知道参数是什么类型了。那我们该怎么来得知参数的类型呢？Python为我们提供了如下几种获取对象类型的方法，具体如下：1.使用type()我们前面已经学习过type函数的使用，基本类型都可以用type()判断。如：>>>type(123)<class'int'>>>>type('abc')<class'str'>>>>type(None)<class'NoneType'>8.8获取对象信息当我们调用一个方法时，可能需要传递一个262.使用isinstance()要明确class的继承关系，使用type()很不方便，通过判断class的数据类型，来确定class的继承关系，这样要方便的多，这个时候可以使用isinstance()函数。比如对于继承关系是如下的形式：object->Animal->Dog即Animal继承object，Dog继承Animal，使用isinstance()就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型。例如创建如下2种类型的对象：>>>animal=Animal()>>>dog=Dog()对上面2种类型对象，使用isinstance判断如下：>>>isinstance(dog,Dog)True2.使用isinstance()27根据打印结果看到，dog是Dog类型，这个是没有任何疑问的，因为dog变量指向的就是Dog对象。接下来再判断Animal的类型，使用isinstance判断如下：>>>isinstance(dog,Animal)True根据打印结果看到，dog也是Animal类型。由此我们得知：dog虽然自身是Dog类型，但由于Dog是从Animal继承下来的，所以，dog也还是Animal类型。换句话说，isinstance()判断的是一个对象是否是该类型本身，或者是否是该类型继承类的类型。因此，我们可以确信，dog还是object类型：>>>isinstance(dog,object)True同时也确信，实际类型是Dog类型的dog，同时也是Animal类型：>>>isinstance(dog,Dog)andisinstance(dog,Animal)True根据打印结果看到，dog是Dog类型，这个是没有任何疑问的，283.使用dir()如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个字符串的list如要获得一个str对象的所有属性和方法，使用方式如下：>>>dir('abc')3.使用dir()298.9类的专有方法Python类还可以定义专用方法，专用方法是在特殊情况下或当使用特别语法时由Python替你调用的，而不是像普通的方法那样在代码中直接调用。本节我们讲述几个Python比较常用的专有方法。看到类似__init__这种形如__xxx__的变量或者函数名就要注意，这些在Python中是有特殊用途的。__init__我们已经知道怎么用了，Python的class中有许多这种有特殊用途的函数，可以帮助我们定制类。下面来介绍这种特殊类型的函数定制类的方法。8.9类的专有方法Python类还可以定义专用方法，专用301.__str__()方法classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):return'学生名称:%s'%

print(Student('xiaozhi'))输出结果为：<__main__.Studentobjectat0x0000000000D64198>1.__str__()方法31结果输出的是一堆字符串，基本没有人看得懂，这样打印出来的结果没有可用性。怎样才能输出读者能看懂，并且是可用的结果？要解决这个问题，需要定义__str__()方法，通过__str__()方法返回一个易懂的字符串就可以了。重新定义上面的示例（student_2.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'学生名称:{}'

print(Student('xiaozhi'))程序输出结果为：学生名称:xiaozhi结果输出的是一堆字符串，基本没有人看得懂，这样打印出来的结果32如果在交互模式下输入：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s<__main__.Studentobjectat0x00000000030EC550>由输出结果可以看到，将实例化的类对象赋给一个变量，输出变量的实例还是和之前一样，是一串基本看不懂的字符。直接显示变量调用的不是__str__()方法，而是__repr__()方法，两者的区别在于__str__()方法返回用户看到的字符串，而__repr__()方法返回程序开发者看到的字符串。也就是说，__repr__()方法是为调试服务的。所以这个问题的解决办法是再定义一个__repr__()方法。如果在交互模式下输入：33通常，__str__()方法和__repr__()方法是一样的，所以有一个巧妙的写法（student_3.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'学生名称:{}'__repr__=__str__在交互模式下执行：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s学生名称:xiaozhi通常，__str__()方法和__repr__()方法是一样342.__iter__()方法如果一个类想被用于for...in循环，类似list或tuple那样，就必须实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，Python的for循环会不断调用该迭代对象的__next__()方法拿（“拿”是否可以更改为“获得”）到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。classFib(object):def__init__(self):self.a,self.b=0,1#初始化两个计数器a，bdef__iter__(self):returnself#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ifself.a>100000:#退出循环的条件raiseStopIteration();returnself.a#返回下一个值2.__iter__()方法353.__getitem__()方法Fib实例虽然能作用于for循环，看起来和list有点像，但是，把它当成list来使用还是不行，要表现得像list那样按照下标取出元素，需要实现__getitem__()方法，如下实现：classFib(object):def__getitem__(self,n):a,b=1,1forxinrange(n):a,b=b,a+breturna3.__getitem__()方法364.__getattr__()方法前面示例讲述过，正常情况下，当调用类的方法或属性时，如果不存在，就会报错。要避免这个错误，除了可以加上一个score属性外，Python还有另一个机制，那就是写一个__getattr__()方法，动态返回一个属性。如下：classStudent(object):

def__init__(self):='xiaozhi'

def__getattr__(self,attr):ifattr=='score':return954.__getattr__()方法37当调用不存在的属性（如score）时，Python解释器会调用__getattr__(self,'score')尝试获得属性，这样就有机会返回score的值。在交互模式下输入：>>>stu=Student()>>>xiaozhi>>>stu.score95由输出结果可以看到，通过调用__getattr__()方法，可以正确输出不存在的属性的值。注意，程序只有在没有找到属性的情况下才调用__getattr__()，若已有属性（如name），则不会在__getattr__()方法中查找。此外，所有__getattr__()方法的调用都有返回值，都会返回None（如stu.abc），定义的__getattr__()默认返回None。当调用不存在的属性（如score）时，Python解释器会调385.__call__()方法一个对象实例可以有自己的属性和方法，当调用实例的方法时，采用的方式是使用instance.method()来调用。任何类，只需要定义一个__call__()方法，就可以直接对实例进行调用。如下示例：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__call__(self):print(f'名称：{}')__call__()还可以定义参数。5.__call__()方法39在交互模式下输入：>>>stu=Student('xiaomeng')>>>stu()名称：xiaomeng由输出结果可以看到，通过定义__call__()方法，可以直接对实例进行调用并得到结果。__call__()方法还可以定义参数。对实例进行直接调用就像对一个函数进行调用一样，完全可以把对象看成函数，把函数看成对象，因为这两者本来就没有根本区别。如果把对象看成函数，函数本身就可以在运行期间动态创建出来，因为类的实例都是运行期间创建出来的。这样一来，就模糊了对象和函数的界限。怎么判断一个变量是对象还是函数呢？很多时候，判断一个对象是否能被调用，可以使用callable()函数。在交互模式下输入：40比如max()函数和上面定义的带有__call__()方法的Student类实例，示例如下：>>>callable(Student('xiaozhi'))True>>>callable(max)True>>>callable([1,2,3])False>>>callable(None)False>>>callable('a')False由输出结果可以看到，通过callable()函数可以判断一个对象是否为“可调用”对象。比如max()函数和上面定义的带有__call__()方法的418.10活学活用——出行建议假如你今天想外出一趟，但不清楚今天的天气是否适宜出行。现在需要设计一个帮你提供建议的程序，程序要求输入出行的时间，然后根据出行时间，结合能见度、温度和当前空气湿度给出出行建议，以及比较适合使用的交通工具，需要考虑需求变更的可能。需求分析：使用本章所学的封装、继承、多态，比较容易实现。在父类中封装查看能见度、查看温度和查看湿度的方法，子类继承父类。若有需要，子类可以覆盖父类的方法，做自己的实现。子类也可以自定义方法。定义天气查找类，类中定义3个方法，一个方法根据传入的input_daytime值返回对应的能见度；一个方法根据传入的input_daytime值返回对应的温度；最后一个方法根据传入的input_daytime值返回对应的湿度。具体代码请参考书本。8.10活学活用——出行建议假如你今天想外出一趟，但不清428.11技巧点拨在init()方法中初始化对象的全部属性是一个好习惯，可以帮助用户更好地管理类中的属性和对属性值的更改。在程序运行的任何时刻为对象添加属性都是合法的，不过应当避免让对象拥有相同的类型却有不同的属性组。继承会给调试带来新挑战，因为当你调用对象的方法时，可能无法知道调用的是哪一个方法。一旦无法确认程序的运行流程，最简单的解决办法是在适当位置添加一个输出语句，如在相关方法的开头或方法调用开始处等。8.11技巧点拨在init()方法中初始化对象的全部属性438.12问题探讨（1）有办法从外部访问以双下画线开头的实例变量吗？（2）方法与函数有什么区别？（3）使用类的好处？8.12问题探讨（1）有办法从外部访问以双下画线开头的实448.13章节回顾（1）回顾什么是类，类如何使用。（2）回顾构造方法的定义，使用构造方法的好处。（3）回顾类的访问权限有哪些，这些访问权限都怎么使用。（4）回顾继承、多重继承的定义，它们都是怎样实现的。（5）回顾多态的定义与实现。（6）回顾封装的定义与实现。（7）回顾类的专有方法，各自如何使用。8.13章节回顾（1）回顾什么是类，类如何使用。458.14实战演练8.14实战演练46第八章类与对象Python支持创建自己的对象，Python从设计之初就是一门面向对象语言，它提供了一些语言特性支持面向对象编程。创建对象是Python的核心概念，本章将介绍如何创建对象，以及多态、封装、方法和继承等概念。Python快乐学习班的同学结束函数乐高积木厅的创意学习后，导游带领他们来到对象动物园。在对象动物园，将为同学们呈现各种动物对象，同学们将在这里了解各种动物所属的类别，各种动物所拥有的技能，以及它们的技能继承自哪里等知识点。现在跟随Python快乐学习班的同学一起进入对象动物园观摩吧！第八章类与对象Python支持创建自己的对象，Pytho478.1理解面向对象8.1理解面向对象488.1.1面向对象编程Python是一门面向对象编程语言，对面向对象语言编码的过程就叫做面向对象编程。面向对象编程——ObjectOrientedProgramming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合，每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息，计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。在Python中，所有数据类型都被视为对象，也可以自定义对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（Class）的概念。8.1.1面向对象编程Python是一门面向对象编程语言498.1.2面向对象术语简介类（Class）：用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。类变量（或属性）：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在方法之外。类变量通常不作为实例变量使用。类变量也称作属性。数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。多态（Polymorphism）：对不同类的对象使用同样的操作。封装（Encapsulation）：对外部世界隐藏对象的工作细节。8.1.2面向对象术语简介类（Class）：用来描述具有50继承（Inheritance）：即一个派生类（derivedclass）继承基类（baseclass）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。以普通的类为基础建立专门的类对象。实例化（Instance）：创建一个类的实例，类的具体对象。方法：类中定义的函数。对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。对象可以包含任意数量和类型的数据。继承（Inheritance）：即一个派生类（derived518.2类的定义与使用8.2类的定义与使用528.2.1类的定义类定义的语法格式如下：classClassName(object):<statement-1>.<statement-N>Python中定义类使用class关键字，class后面紧跟类名。示例如下（my_class.py）：classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'由代码可以看到，这里定义了一个名为MyClass的类。8.2.1类的定义类定义的语法格式如下：53在Python中，类名一般由以大写字母开头的单词命名，并且若是由多个单词组成的类名，那各个单词的首字母都大写。类名后面紧接着是(object)，object表示该类是从哪个类继承的。通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。类包含属性（相当于函数中的语句）和方法（类中的方法大体可以理解成第7章所学的函数）。在类中定义的方法的形式和函数差不多，但不称为函数，而称为方法。因为方法需要靠类对象去调用，而函数不需要。在Python中，类名一般由以大写字母开头的单词命名，并且若548.2.2类的使用classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'

use_class=MyClass()print('调用类的属性：',use_class.i)print('调用类的方法：',use_class.f())类的使用比函数调用多了几个操作，调用需要执行如下操作：use_class=MyClass()这步叫做类的实例化，即创建一个类的实例，此处得到的use_class这个变量称为类的具体对象。8.2.2类的使用classMyClass(objec55再看后面两行的调用：print(f'调用类的属性：{use_class.i}')print(f'调用类的方法：{use_class.f()}')这里第一行后面use_class.i部分的作用是调用类的属性，也就是前面所说的类变量。第二行后面use_class.f()部分的作用是调用类的方法。在类中定义方法的要求：在类中定义方法时，第一个参数必须是

self。除第一个参数之外，类的方法和普通函数没什么区别，如可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数等。在类中调用方法的要求：要调用一个方法，在实例变量上直接调用即可。除了self不用传递，其他参数正常传入。类对象支持两种操作，属性引用和实例化。实例化方式上面已经介绍过，属性引用的标准语法格式如下：语法中，obj代表类对象，name代表属性。再看后面两行的调用：568.3深

入

类本节将深入介绍类的相关内容，如类的构造方法和访问权限。8.3深入类本节将深入介绍类的相关内容，如类的构578.3.1类的构造方法对前面的示例做一些改动，改动后代码如下（my_calss_search.py）：classMyClass(object):i=123def__init__(self,name):=name

deff(self):return'hello,'+

use_class=MyClass('xiaomeng')print('调用类的属性：',use_class.i)print('调用类的方法：',use_class.f())8.3.1类的构造方法对前面的示例做一些改动，改动后代码58实例化MyClass这个类时，调用了__init__()这个方法。在Python中，__init__()方法是一个特殊的方法，当对象实例化时会被调用，__init__()的意思是初始化，是initialization的简写。这个方法的书写方式是：先两个下划线，后面接着是init，再接着两个下划线。这个方法也叫构造方法。在定义类时，若不显式定义一个__init__()方法，则程序默认调用一个无参的__init__()方法。在Python中，定义类时，若没有定义构造方法（__init__()方法），在类的实例化时，系统会调用默认的构造方法。另外，__init__()方法可以有参数，参数通过__init__()传递到类的实例化操作上。一个类中可用定义多个构造方法，但类实例化时只实例化其中位于最后的一个构造方法，也即后面的构造方法会覆盖前面的构造方法，并且实例化时需要根据最后一个构造方法的形式进行实例化。建议一个类中只定义一个构造函数。实例化MyClass这个类时，调用了__init__()这个598.3.2类的访问权限在类内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。要让内部属性不被外部访问，可以在属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。在Python中，可以给类增加get_attrs这样的方法来获取类中的私有变量。在Python中，可以再给类增加set_attrs这样的方法来修改类中的私有变量。在Python中，通过定义私有变量和定义对应的set方法，可以帮助我们做参数检查，避免传入无效的参数。类还有私有方法。类的私有方法也是以两个下划线开头，声明该方法为私有方法，且不能在类的外使用。8.3.2类的访问权限在类内部，可以有属性和方法，而外部608.4继

承继承的语法格式如下：classDerivedClassName(BaseClassName):<statement-1>..<statement-N>面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用，实现这种重用的方法之一是通过继承机制。继承完全可以理解成类之间的类型和子类型关系。在面向对象程序设计中，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，定义的新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Baseclass、Superclass）。8.4继承继承的语法格式如下：61继承语法class子类名（基类名）：基类名写在括号里，基本类是在类定义的时候，在元组之中指明的。在python中继承中的一些特点：（1）在继承中，基类的构造方法（__init__()方法）不会被自动调用，它需要在其子类的构造方法中专门调用。（2）在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。区别于在类中调用普通函数时并不需要带上self参数。（3）Python总是首先查找对应类型的方法，如果不能在子类中找到对应的方法，它才到基类中逐个查找。继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部非私有的功能。继承语法class子类名（基类名）：基类名写在括号里，基本类62classAnimal(object):defrun(self):print('Animalisrunning...')定义类：classDog(Animal):pass

classCat(Animal):passdog=Dog()dog.run()

cat=Cat()cat.run()classAnimal(object):638.5多重继承Python还支持多重继承。多重继承的语法格式如下：classDerivedClassName(Base1,Base2,Base3):<statement-1>

.<statement-N>可以看到，多重继承就是在定义类时，在类名后面的圆括号中添加多个基类（父类或超类），各个基类之间使用逗号分隔。需要注意圆括号中父类的顺序，若父类中有相同的方法名，在子类使用时未指定，Python会从左到右进行搜索。即若某个方法在子类中没有定义，则子类从左到右查找各个父类中是否包含这个方法。通过类的多重继承，一个子类就可以继承多个父类，并从多个父类中取得所有非私有方法。8.5多重继承Python还支持多重继承。多重继承的语法648.6多

态使用继承，可以重复使用代码。但对于继承中的示例，无论是Dog类还是Cat类，调用父类的run()方法时显示的都是Animalisrunning...。对Dog类和Cat类做如下改进（完整代码见animal_3.py）：classDog(Animal):defrun(self):print('Dogisrunning...')

classCat(Animal):defrun(self):print('Catisrunning...')8.6多态使用继承，可以重复使用代码。但对于继承65执行如下语句：dog=Dog()print('实例化Dog类')dog.run()

cat=Cat()print('实例化Cat类')cat.run()执行结果如下：实例化Dog类Dogisrunning...实例化Cat类Catisrunning...执行如下语句：66由执行结果看到，分别得到了Dog和Cat各自的running结果。当子类和父类都存在相同的run()方法时，子类的run()方法会覆盖了父类的run()方法，在代码运行的时候，总是会调用子类的run()方法。我们称这个为：多态。多态这个术语来自希腊语，意思是有多种形式。多态意味着就算不知道变量所引用的对象类型是什么，还是能对对象进行操作，而多态也会根据对象（或类）的不同而表现出不同的行为。例如我们上面定义的Animal类，在类中定义了run方法，Dog和Cat类分别继承Animal类，并且分别定义了自己的run方法，最后Dog和Cat调用run方法时，调用的是自己的定义的run方法。多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat等对象时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat等都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由执行结果看到，分别得到了Dog和Cat各自的running67多态的意思是：对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat对象上，由运行时该对象的确切类型决定。多态真正的威力在于：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：对扩展开放：允许新增Animal子类。对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的函数。很多函数和运算符都是多态的——你写的绝大多数程序可能也是，即便你并非有意这样。多态的意思是：对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类688.7封

装封装是对全局作用域中其他区域隐藏多余信息的原则。听起来有些像多态——使用对象而不用知道其内部细节，两者概念类似，因为它们都是抽象的原则——它们都会帮忙处理程序组件而不用过多关系细节，就像函数一样。但是封装并不等同于多态。多态可以让用户对于不知道什么类（或对象类型）的对象进行方法调用，而封装是可以不用关心对象是如何构建的而直接进行使用。前面几节的示例基本都有用到封装的思想，如在前面定义的Student类中，每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据，比如打印学生的成绩，我们如下定义（student.py）：8.7封装封装是对全局作用域中其他区域隐藏多余信69classStudent(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

std=Student('xiaozhi',90)definfo(std):print(f'学生：{}；分数:{std.score}')info(std)既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，就没有必要从外面的函数去访问，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。classStudent(object):70classStudent0(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

definfo(self):print(f'学生：{}；分数:{self.score}')要定义一个方法，除了第一个参数是self外，其他和普通函数一样。要调用一个方法，只需要在实例变量上直接调用，除了self不用传递，其他参数正常传入，执行如下语句：stu=Student0('xiaomeng',95)封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法。classStudent0(object):718.8获取对象信息当我们调用一个方法时，可能需要传递一个参数，这个参数类型我们是知道的，但是对于接收参数的方法，就不一定知道参数是什么类型了。那我们该怎么来得知参数的类型呢？Python为我们提供了如下几种获取对象类型的方法，具体如下：1.使用type()我们前面已经学习过type函数的使用，基本类型都可以用type()判断。如：>>>type(123)<class'int'>>>>type('abc')<class'str'>>>>type(None)<class'NoneType'>8.8获取对象信息当我们调用一个方法时，可能需要传递一个722.使用isinstance()要明确class的继承关系，使用type()很不方便，通过判断class的数据类型，来确定class的继承关系，这样要方便的多，这个时候可以使用isinstance()函数。比如对于继承关系是如下的形式：object->Animal->Dog即Animal继承object，Dog继承Animal，使用isinstance()就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型。例如创建如下2种类型的对象：>>>animal=Animal()>>>dog=Dog()对上面2种类型对象，使用isinstance判断如下：>>>isinstance(dog,Dog)True2.使用isinstance()73根据打印结果看到，dog是Dog类型，这个是没有任何疑问的，因为dog变量指向的就是Dog对象。接下来再判断Animal的类型，使用isinstance判断如下：>>>isinstance(dog,Animal)True根据打印结果看到，dog也是Animal类型。由此我们得知：dog虽然自身是Dog类型，但由于Dog是从Animal继承下来的，所以，dog也还是Animal类型。换句话说，isinstance()判断的是一个对象是否是该类型本身，或者是否是该类型继承类的类型。因此，我们可以确信，dog还是object类型：>>>isinstance(dog,object)True同时也确信，实际类型是Dog类型的dog，同时也是Animal类型：>>>isinstance(dog,Dog)andisinstance(dog,Animal)True根据打印结果看到，dog是Dog类型，这个是没有任何疑问的，743.使用dir()如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个字符串的list如要获得一个str对象的所有属性和方法，使用方式如下：>>>dir('abc')3.使用dir()758.9类的专有方法Python类还可以定义专用方法，专用方法是在特殊情况下或当使用特别语法时由Python替你调用的，而不是像普通的方法那样在代码中直接调用。本节我们讲述几个Python比较常用的专有方法。看到类似__init__这种形如__xxx__的变量或者函数名就要注意，这些在Python中是有特殊用途的。__init__我们已经知道怎么用了，Python的class中有许多这种有特殊用途的函数，可以帮助我们定制类。下面来介绍这种特殊类型的函数定制类的方法。8.9类的专有方法Python类还可以定义专用方法，专用761.__str__()方法classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):return'学生名称:%s'%

print(Student('xiaozhi'))输出结果为：<__main__.Studentobjectat0x0000000000D64198>1.__str__()方法77结果输出的是一堆字符串，基本没有人看得懂，这样打印出来的结果没有可用性。怎样才能输出读者能看懂，并且是可用的结果？要解决这个问题，需要定义__str__()方法，通过__str__()方法返回一个易懂的字符串就可以了。重新定义上面的示例（student_2.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'学生名称:{}'

print(Student('xiaozhi'))程序输出结果为：学生名称:xiaozhi结果输出的是一堆字符串，基本没有人看得懂，这样打印出来的结果78如果在交互模式下输入：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s<__main__.Studentobjectat0x00000000030EC550>由输出结果可以看到，将实例化的类对象赋给一个变量，输出变量的实例还是和之前一样，是一串基本看不懂的字符。直接显示变量调用的不是__str__()方法，而是__repr__()方法，两者的区别在于__str__()方法返回用户看到的字符串，而__repr__()方法返回程序开发者看到的字符串。也就是说，__repr__()方法是为调试服务的。所以这个问题的解决办法是再定义一个__repr__()方法。如果在交互模式下输入：79通常，__str__()方法和__repr__()方法是一样的，所以有一个巧妙的写法（student_3.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'学生名称:{}'__repr__=__str__在交互模式下执行：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s学生名称:xiaozhi通常，__str__()方法和__repr__()方法是一样802.__iter__()方法如果一个类想被用于for...in循环，类似list或tuple那样，就必须实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，Python的for循环会不断调用该迭代对象的__next__()方法拿（“拿”是否可以更改为“获得”）到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。classFib(object):def__init__(self):self.a,self.b=0,1#初始化两个计数器a，bdef__iter__(self):returnself#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ifself.a>100000:#退出循环的条件raiseStopIteration();returnself.a#返回下一个值2.__iter__()方法813.__getitem__()方法Fib实例虽然能作用于for循环，看起来和list有点像，但是，把它当成list来使用还是不行，要表现得像list那样按照下标取出元素，需要实现__getitem__()方法，如下实现：