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第6章 面向对象编程

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。和其他编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

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。

本章学习重点：

类的方法和属性

单某某

多继承

方法重载

6.1 创建类

6.1.1 类的定义

类（Class）是用来描述具有相同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。类变量在整个实例化的对象中是公用的，它定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。类定义的语法格式如下：

class ClassName:

.

.

.

6.1.2 类的实例化

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。属性引用是在创建一个类之后，通过类名访问其属性；实例化是创建一个类的实例，即类的具体对象。类实例化后，可以使用其属性。可以使用带有对象的点（.）运算符来访问对象的属性。

【例6-1】创建一个类将其赋值给实例对象。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class MyClass:

"""一个简单的类实例"""

i = 'python'

def f(self):

return 'hello world'

# 实例化类

x = MyClass()

# 访问类的属性和方法

print("MyClass 类的属性 i 为：", x.i)

print("MyClass 类的方法 f 输出为：", x.f())

以上程序运行结果为：

MyClass 类的属性 i 为： python

MyClass 类的方法 f 输出为： hello world

6.1.3 类的方法

方法是类中定义的函数。类的方法与普通的函数有一个特别的区别是：它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

【例6-2】创建类的方法。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Test:

def prt(self):

print(self)

print(self.__class__)

t = Test()

t.prt(

以上程序运行结果为：

从执行结果可以看出，self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。但是self 不是Python关键字，把self换成其他字母也是可以正常执行的。

【例6-3】创建类的方法，使用其他字母替代self。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Test:

def prt(runman):

print(runman)

print(runman.__class__)

t = Test()

t.prt()

以上程序运行结果为：

6.1.4 构造方法

__init__()方法是一种特殊的方法，被称为类的构造方法或初始化方法，由于很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的类，当创建类的实例时就会调用该方法。类的构造方法定义如下：

def __init__(self):

self.data = [ ]

如果类定义了__init__()方法，类的实例化操作会自动调用__init__()方法，并且通过该方法将参数传递到类的实例化操作上。

【例6-4】用__init__()方法传递参数。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Complex:

def __init__(self, real, imag):

self.r = real

self.i = imag

x = Complex(3.0, -4.5)

print(x.r, x.i)

以上程序运行结果为：

3.0 -4.5

6.1.5 私有属性和方法

可以在类定义的属性和方法前面加上双下划线，来定义类的私有属性和方法，私有属性和方法在类的外部无法被直接访问。

【例6-5】类中定义私有属性。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

#类定义

class people:

#定义基本属性

name = ''

age = 0

#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问

__weight = 0

#定义构造方法

def __init__(self,n,a,w):

self.name = n

self.age = a

self.__weight = w

def speak(self):

print("%s 说：我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

print(self.__weight)

# 实例化类

p = people('runman',10,30)

p.speak()

以上程序运行结果为：

runman 说：我 10 岁。

30

【例6-6】类的私有属性在类的外部被使用时会报错。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class JustCounter:

__secretCount = 0 # 私有变量

publicCount = 0 # 公开变量

def count(self):

self.__secretCount += 1

self.publicCount += 1

print (self.__secretCount)

counter = JustCounter()

counter.count()

counter.count()

print (counter.publicCount)

print (counter.__secretCount) # 报错，实例不能访问私有变量

以上程序运行结果为：

1

2

2

Traceback (most recent call last):

File "D:/anli", line 18, in

print (counter.__secretCount) # 报错，实例不能访问私有变量

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

【例6-7】类的私有方法在类的外部被使用时会报错。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Site:

def __init__(self, name, url):

self.name = name

self.__url = url # 私有属性

def who(self):

print('name : ', self.name)

print('url : ', self.__url)

def __foo(self): # 私有方法

print('这是私有方法')

def foo(self):

print('这是公共方法')

self.__foo()

x = Site('python','runman')

x.who() # 正常输出

x.foo() # 正常输出

x.__foo() # 报错

以上程序运行结果为：

name : python

url : runman

这是公共方法

这是私有方法

Traceback (most recent call last):

File "D:/fuzhiyunsuanfu.py", line 22, in

x.__foo() # 报错

AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'

6.2 继承

6.2.1 继承的定义和特征

1．继承的定义

继承是面向对象最显著的一个特性。继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。这种技术使得复用以前的代码非常容易，能够大大缩短开发周期，降低开发费用。

例如可以先定义一个叫作车的类，车有以下属性：车体大小，颜色，方向盘，轮胎，又由车这个类派生出轿车和卡车两个类，为轿车添加一个小后备箱，而为卡车添加一个大货箱。Python 同样支持类的继承，派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):

.

.

.

参数说明：

BaseClassName1：基类的名称。

2．继承的特征

继承关系是传递的。若类C继承类B，类B继承类A，则类C（多继承）既有从类B那里继承下来的属性与方法，也有从类A那里继承下来的属性与方法，还可以有自己新定义的属性和方法。继承来的属性和方法尽管是隐式的，但仍是类C的属性和方法。

因而继承具有以下特征：

继承是在一些比较一般的类的基础上构造、建立和扩充新类的最有效的手段。

继承简化了人们对事物的认识和描述，能清晰体现相关类间的层次结构关系。

继承提供了软件复用功能。若类B继承类A，那么建立类B时只需要再描述与父类（类A）不同的少量特征（数据成员和成员方法）即可。这种做法能减小代码和数据的冗余度，大大增加程序的复用性。

继承通过增强一致性来减少模块间的接口和界面，大大增加了程序的易维护性。

提供多继承机制。从理论上说，一个类可以是多个一般类的特殊类，它可以从多个一般类中继承属性与方法，这便是多继承。

6.2.2 单某某

单某某是指继承类是由一个基类派生而来的。子类继承其父类的属性，可以像子类中一样定义和使用它们。子类也可以从父类继承数据成员和方法。

【例6-8】单某某类实例。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

#类定义

class people:

#定义基本属性

name = ''

age = 0

#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问

__weight = 0

#定义构造方法

def __init__(self,n,a,w):

self.name = n

self.age = a

self.__weight = w

def speak(self):

print("%s 说：我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单某某示例

class student(people):

grade = ''

def __init__(self,n,a,w,g):

#调用父类的构造函数

people.__init__(self,n,a,w)

self.grade = g

#覆写父类的方法

def speak(self):

print("%s 说：我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

s = student('ken',10,60,3)

s.speak()

以上程序运行结果为：

ken 说：我 10 岁了，我在读 3 年级

6.2.3 多继承

Python同样有限地支持多继承形式。多继承中一个子类可以同时继承多个父类。多继承类的定义形如下：

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):

.

.

.

参数说明：

Base：父类名称，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，Python从左至右搜索。即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含此方法。

【例6-9】多继承类实例。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

#类定义

class people:

#定义基本属性

name = ''

age = 0

#定义私有属性，私有属性在类外部无法直接进行访问

__weight = 0

#定义构造方法

def __init__(self,n,a,w):

self.name = n

self.age = a

self.__weight = w

def speak(self):

print("%s 说：我%d岁。" %(self.name,self.age))

#单某某示例

class student(people):

grade = ''

def __init__(self,n,a,w,g):

#调用父类的构函

people.__init__(self,n,a,w)

self.grade = g

#覆写父类的方法

def speak(self):

print("%s 说：我%d岁了，我在读%d年级"%(self.name,self.age,self.grade))

#另一个类，多继承之前的准备

class speaker():

topic = ''

name = ''

def __init__(self,n,t):

self.name = n

self.topic = t

def speak(self):

print("我叫%s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))

#多继承

class sample(speaker,student):

a =''

def __init__(self,n,a,w,g,t):

student.__init__(self,n,a,w,g)

speaker.__init__(self,n,t)

test = sample("Tim",25,80,4,"Python")

test.speak() #方法名同，默认调用的是在括号中排前的父类的方法

以上程序运行结果为：

我叫Tim，我是一个演说家，我演讲的主题是 Python

6.2.4 方法重写

如果父类方法的功能不能满足子类的需求，可以在子类重写父类的方法，这称之为方法重写。

【例6-10】方法重写。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Parent: # 定义父类

def myMethod(self):

print ('调用父类方法')

class Child(Parent): # 定义子类

def myMethod(self):

print ('调用子类方法')

c = Child() # 子类实例

c.myMethod() # 子类调用重写方法

以上程序运行结果为：

调用子类方法

6.2.5 运算符重载

Python同样支持运算符重载，可以对类的专有方法进行重载。假设已经创建了一个Vector类来表示二维向量。在进行二维向量的加法时，若还是使用专有的加号“+”运算符执行运算，就无法达到目的。因此可以在类中定义一个__add__方法来执行向量加法，按照期望行为那样执行加法运算。

【例6-11】二维向量的加法重载。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Vector:

def __init__(self, a, b):

self.a = a

self.b = b

def __str__(self):

return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)

#重载“+”运算符

def __add__(self,other):

return Vector(self.a+other.a, self.b+other.b)

v1 = Vector(2,10)

v2 = Vector(5,-2)

print (v1 + v2)

以上程序运行结果为：

Vector (7, 8)

【例6-12】三维向量的加法、减法和三维向量与标量的乘法、除法重载。实例代码如下：

#!/usr/bin/python3

class Vecter3:

def __init__(self,x=0,y=0,z=0):

self.X = x

self.Y = y

self.Z = z

#加法重载

def __add__(self, n):

r = Vecter3()

r.X = self.X + n.X

r.Y = self.Y + n.Y

r.Z = self.Z + n.Z

return r

#减法重载

def __sub__(self, n):

r = Vecter3()

r.X = self.X - n.X

r.Y = self.Y - n.Y

r.Z = self.Z - n.Z

return r

#乘法重载

def __mul__(self,n):

r = Vecter3()

r.X = self.X * n

r.Y = self.Y * n

r.Z = self.Z * n

return r

内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 性和方法尽管是隐式的，但仍是__________的属性和方法。

二、填空题

1．Python中构造函数的名称是（ ）。

A．与类同名 B．self C．_init_ D．init

2．Python中定义私有变量的方法是（ ）。

A．使用this关键字

B．使用private关键字

C．__变量名

D．变量名__

三、判断题

1．定义类时所有实例方法的第一个参数用来表示对象本身，在类的外部通过对象名来调用实例方法时不需要为该参数传值。 （ ）

2．在面向对象程序设计中，函数和方法是完全一样的，都必须为所有参数进行传值。

3．Python中没有严格意义上的私有成员。 （ ）

4．在Python中定义类时，运算符重载是通过重写特殊方法实现的。例如，在类中实现了__mul__()方法即可支持该类对象的**运算符。 （ ）

5．在派生类中可以通过“基类名.方法名()”的方式来调用基类中的方法。 （ ）

6．Python支持多继承，如果父类中有相同的方法名，而在子类中调用时没有指定父类名，则Python解释器将从左向右按顺序进行搜索。 （ ）

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