第八章類與對象Python支持創(chuàng)建自己的對象，Python從設計之初就是一門面向對象語言，它提供了一些語言特性支持面向對象編程。創(chuàng)建對象是Python的核心概念，本章將介紹如何創(chuàng)建對象，以及多態(tài)、封裝、方法和繼承等概念。Python快樂學習班的同學結束函數(shù)樂高積木廳的創(chuàng)意學習后，導游帶領他們來到對象動物園。在對象動物園，將為同學們呈現(xiàn)各種動物對象，同學們將在這里了解各種動物所屬的類別，各種動物所擁有的技能，以及它們的技能繼承自哪里等知識點?，F(xiàn)在跟隨Python快樂學習班的同學一起進入對象動物園觀摩吧！第八章類與對象Python支持創(chuàng)建自己的對象，Pytho18.1理解面向對象8.1理解面向對象28.1.1面向對象編程Python是一門面向對象編程語言，對面向對象語言編碼的過程就叫做面向對象編程。面向對象編程——ObjectOrientedProgramming，簡稱OOP，是一種程序設計思想。OOP把對象作為程序的基本單元，一個對象包含了數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)。面向對象的程序設計把計算機程序視為一組對象的集合，每個對象都可以接收其他對象發(fā)過來的消息，并處理這些消息，計算機程序的執(zhí)行就是一系列消息在各個對象之間傳遞。在Python中，所有數(shù)據(jù)類型都被視為對象，也可以自定義對象。自定義的對象數(shù)據(jù)類型就是面向對象中的類（Class）的概念。8.1.1面向對象編程Python是一門面向對象編程語言38.1.2面向對象術語簡介類（Class）：用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。類變量（或屬性）：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在方法之外。類變量通常不作為實例變量使用。類變量也稱作屬性。數(shù)據(jù)成員：類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數(shù)據(jù)。方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。實例變量：定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。多態(tài)（Polymorphism）：對不同類的對象使用同樣的操作。封裝（Encapsulation）：對外部世界隱藏對象的工作細節(jié)。8.1.2面向對象術語簡介類（Class）：用來描述具有4繼承（Inheritance）：即一個派生類（derivedclass）繼承基類（baseclass）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。以普通的類為基礎建立專門的類對象。實例化（Instance）：創(chuàng)建一個類的實例，類的具體對象。方法：類中定義的函數(shù)。對象：通過類定義的數(shù)據(jù)結構實例。對象包括兩個數(shù)據(jù)成員（類變量和實例變量）和方法。Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。對象可以包含任意數(shù)量和類型的數(shù)據(jù)。繼承（Inheritance）：即一個派生類（derived58.2類的定義與使用8.2類的定義與使用68.2.1類的定義類定義的語法格式如下：classClassName(object):<statement-1>.<statement-N>Python中定義類使用class關鍵字，class后面緊跟類名。示例如下（my_class.py）：classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'由代碼可以看到，這里定義了一個名為MyClass的類。8.2.1類的定義類定義的語法格式如下：7在Python中，類名一般由以大寫字母開頭的單詞命名，并且若是由多個單詞組成的類名，那各個單詞的首字母都大寫。類名后面緊接著是(object)，object表示該類是從哪個類繼承的。通常，如果沒有合適的繼承類，就使用object類，這是所有類最終都會繼承的類。類包含屬性（相當于函數(shù)中的語句）和方法（類中的方法大體可以理解成第7章所學的函數(shù)）。在類中定義的方法的形式和函數(shù)差不多，但不稱為函數(shù)，而稱為方法。因為方法需要靠類對象去調用，而函數(shù)不需要。在Python中，類名一般由以大寫字母開頭的單詞命名，并且若88.2.2類的使用classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'

use_class=MyClass()print('調用類的屬性：',use_class.i)print('調用類的方法：',use_class.f())類的使用比函數(shù)調用多了幾個操作，調用需要執(zhí)行如下操作：use_class=MyClass()這步叫做類的實例化，即創(chuàng)建一個類的實例，此處得到的use_class這個變量稱為類的具體對象。8.2.2類的使用classMyClass(objec9再看后面兩行的調用：print(f'調用類的屬性：{use_class.i}')print(f'調用類的方法：{use_class.f()}')這里第一行后面use_class.i部分的作用是調用類的屬性，也就是前面所說的類變量。第二行后面use_class.f()部分的作用是調用類的方法。在類中定義方法的要求：在類中定義方法時，第一個參數(shù)必須是

self。除第一個參數(shù)之外，類的方法和普通函數(shù)沒什么區(qū)別，如可以用默認參數(shù)、可變參數(shù)、關鍵字參數(shù)和命名關鍵字參數(shù)等。在類中調用方法的要求：要調用一個方法，在實例變量上直接調用即可。除了self不用傳遞，其他參數(shù)正常傳入。類對象支持兩種操作，屬性引用和實例化。實例化方式上面已經(jīng)介紹過，屬性引用的標準語法格式如下：語法中，obj代表類對象，name代表屬性。再看后面兩行的調用：108.3深

入

類本節(jié)將深入介紹類的相關內容，如類的構造方法和訪問權限。8.3深入類本節(jié)將深入介紹類的相關內容，如類的構118.3.1類的構造方法對前面的示例做一些改動，改動后代碼如下（my_calss_search.py）：classMyClass(object):i=123def__init__(self,name):=name

deff(self):return'hello,'+

use_class=MyClass('xiaomeng')print('調用類的屬性：',use_class.i)print('調用類的方法：',use_class.f())8.3.1類的構造方法對前面的示例做一些改動，改動后代碼12實例化MyClass這個類時，調用了__init__()這個方法。在Python中，__init__()方法是一個特殊的方法，當對象實例化時會被調用，__init__()的意思是初始化，是initialization的簡寫。這個方法的書寫方式是：先兩個下劃線，后面接著是init，再接著兩個下劃線。這個方法也叫構造方法。在定義類時，若不顯式定義一個__init__()方法，則程序默認調用一個無參的__init__()方法。在Python中，定義類時，若沒有定義構造方法（__init__()方法），在類的實例化時，系統(tǒng)會調用默認的構造方法。另外，__init__()方法可以有參數(shù)，參數(shù)通過__init__()傳遞到類的實例化操作上。一個類中可用定義多個構造方法，但類實例化時只實例化其中位于最后的一個構造方法，也即后面的構造方法會覆蓋前面的構造方法，并且實例化時需要根據(jù)最后一個構造方法的形式進行實例化。建議一個類中只定義一個構造函數(shù)。實例化MyClass這個類時，調用了__init__()這個138.3.2類的訪問權限在類內部，可以有屬性和方法，而外部代碼可以通過直接調用實例變量的方法來操作數(shù)據(jù)，這樣，就隱藏了內部的復雜邏輯。要讓內部屬性不被外部訪問，可以在屬性的名稱前加上兩個下劃線__，在Python中，實例的變量名如果以__開頭，就變成了一個私有變量（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問。在Python中，可以給類增加get_attrs這樣的方法來獲取類中的私有變量。在Python中，可以再給類增加set_attrs這樣的方法來修改類中的私有變量。在Python中，通過定義私有變量和定義對應的set方法，可以幫助我們做參數(shù)檢查，避免傳入無效的參數(shù)。類還有私有方法。類的私有方法也是以兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，且不能在類的外使用。8.3.2類的訪問權限在類內部，可以有屬性和方法，而外部148.4繼

承繼承的語法格式如下：classDerivedClassName(BaseClassName):<statement-1>..<statement-N>面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用，實現(xiàn)這種重用的方法之一是通過繼承機制。繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關系。在面向對象程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現(xiàn)有的class繼承，定義的新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Baseclass、Superclass）。8.4繼承繼承的語法格式如下：15繼承語法class子類名（基類名）：基類名寫在括號里，基本類是在類定義的時候，在元組之中指明的。在python中繼承中的一些特點：（1）在繼承中，基類的構造方法（__init__()方法）不會被自動調用，它需要在其子類的構造方法中專門調用。（2）在調用基類的方法時，需要加上基類的類名前綴，且需要帶上self參數(shù)變量。區(qū)別于在類中調用普通函數(shù)時并不需要帶上self參數(shù)。（3）Python總是首先查找對應類型的方法，如果不能在子類中找到對應的方法，它才到基類中逐個查找。繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部非私有的功能。繼承語法class子類名（基類名）：基類名寫在括號里，基本類16classAnimal(object):defrun(self):print('Animalisrunning...')定義類：classDog(Animal):pass

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

cat=Cat()cat.run()classAnimal(object):178.5多重繼承Python還支持多重繼承。多重繼承的語法格式如下：classDerivedClassName(Base1,Base2,Base3):<statement-1>

.<statement-N>可以看到，多重繼承就是在定義類時，在類名后面的圓括號中添加多個基類（父類或超類），各個基類之間使用逗號分隔。需要注意圓括號中父類的順序，若父類中有相同的方法名，在子類使用時未指定，Python會從左到右進行搜索。即若某個方法在子類中沒有定義，則子類從左到右查找各個父類中是否包含這個方法。通過類的多重繼承，一個子類就可以繼承多個父類，并從多個父類中取得所有非私有方法。8.5多重繼承Python還支持多重繼承。多重繼承的語法188.6多

態(tài)使用繼承，可以重復使用代碼。但對于繼承中的示例，無論是Dog類還是Cat類，調用父類的run()方法時顯示的都是Animalisrunning...。對Dog類和Cat類做如下改進（完整代碼見animal_3.py）：classDog(Animal):defrun(self):print('Dogisrunning...')

classCat(Animal):defrun(self):print('Catisrunning...')8.6多態(tài)使用繼承，可以重復使用代碼。但對于繼承19執(zhí)行如下語句：dog=Dog()print('實例化Dog類')dog.run()

cat=Cat()print('實例化Cat類')cat.run()執(zhí)行結果如下：實例化Dog類Dogisrunning...實例化Cat類Catisrunning...執(zhí)行如下語句：20由執(zhí)行結果看到，分別得到了Dog和Cat各自的running結果。當子類和父類都存在相同的run()方法時，子類的run()方法會覆蓋了父類的run()方法，在代碼運行的時候，總是會調用子類的run()方法。我們稱這個為：多態(tài)。多態(tài)這個術語來自希臘語，意思是有多種形式。多態(tài)意味著就算不知道變量所引用的對象類型是什么，還是能對對象進行操作，而多態(tài)也會根據(jù)對象（或類）的不同而表現(xiàn)出不同的行為。例如我們上面定義的Animal類，在類中定義了run方法，Dog和Cat類分別繼承Animal類，并且分別定義了自己的run方法，最后Dog和Cat調用run方法時，調用的是自己的定義的run方法。多態(tài)的好處就是，當我們需要傳入Dog、Cat等對象時，我們只需要接收Animal類型就可以了，因為Dog、Cat等都是Animal類型，然后，按照Animal類型進行操作即可。由執(zhí)行結果看到，分別得到了Dog和Cat各自的running21多態(tài)的意思是：對于一個變量，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat對象上，由運行時該對象的確切類型決定。多態(tài)真正的威力在于：調用方只管調用，不管細節(jié)，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：對擴展開放：允許新增Animal子類。對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的函數(shù)。很多函數(shù)和運算符都是多態(tài)的——你寫的絕大多數(shù)程序可能也是，即便你并非有意這樣。多態(tài)的意思是：對于一個變量，我們只需要知道它是Animal類228.7封

裝封裝是對全局作用域中其他區(qū)域隱藏多余信息的原則。聽起來有些像多態(tài)——使用對象而不用知道其內部細節(jié)，兩者概念類似，因為它們都是抽象的原則——它們都會幫忙處理程序組件而不用過多關系細節(jié)，就像函數(shù)一樣。但是封裝并不等同于多態(tài)。多態(tài)可以讓用戶對于不知道什么類（或對象類型）的對象進行方法調用，而封裝是可以不用關心對象是如何構建的而直接進行使用。前面幾節(jié)的示例基本都有用到封裝的思想，如在前面定義的Student類中，每個實例就擁有各自的name和score這些數(shù)據(jù)。我們可以通過函數(shù)來訪問這些數(shù)據(jù)，比如打印學生的成績，我們如下定義（student.py）：8.7封裝封裝是對全局作用域中其他區(qū)域隱藏多余信23classStudent(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

std=Student('xiaozhi',90)definfo(std):print(f'學生：{}；分數(shù):{std.score}')info(std)既然Student實例本身就擁有這些數(shù)據(jù)，要訪問這些數(shù)據(jù)，就沒有必要從外面的函數(shù)去訪問，可以直接在Student類的內部定義訪問數(shù)據(jù)的函數(shù)，這樣，就把“數(shù)據(jù)”給封裝起來了。classStudent(object):24classStudent0(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

definfo(self):print(f'學生：{}；分數(shù):{self.score}')要定義一個方法，除了第一個參數(shù)是self外，其他和普通函數(shù)一樣。要調用一個方法，只需要在實例變量上直接調用，除了self不用傳遞，其他參數(shù)正常傳入，執(zhí)行如下語句：stu=Student0('xiaomeng',95)封裝的另一個好處是可以給Student類增加新的方法。classStudent0(object):258.8獲取對象信息當我們調用一個方法時，可能需要傳遞一個參數(shù)，這個參數(shù)類型我們是知道的，但是對于接收參數(shù)的方法，就不一定知道參數(shù)是什么類型了。那我們該怎么來得知參數(shù)的類型呢？Python為我們提供了如下幾種獲取對象類型的方法，具體如下：1.使用type()我們前面已經(jīng)學習過type函數(shù)的使用，基本類型都可以用type()判斷。如：>>>type(123)<class'int'>>>>type('abc')<class'str'>>>>type(None)<class'NoneType'>8.8獲取對象信息當我們調用一個方法時，可能需要傳遞一個262.使用isinstance()要明確class的繼承關系，使用type()很不方便，通過判斷class的數(shù)據(jù)類型，來確定class的繼承關系，這樣要方便的多，這個時候可以使用isinstance()函數(shù)。比如對于繼承關系是如下的形式：object->Animal->Dog即Animal繼承object，Dog繼承Animal，使用isinstance()就可以告訴我們，一個對象是否是某種類型。例如創(chuàng)建如下2種類型的對象：>>>animal=Animal()>>>dog=Dog()對上面2種類型對象，使用isinstance判斷如下：>>>isinstance(dog,Dog)True2.使用isinstance()27根據(jù)打印結果看到，dog是Dog類型，這個是沒有任何疑問的，因為dog變量指向的就是Dog對象。接下來再判斷Animal的類型，使用isinstance判斷如下：>>>isinstance(dog,Animal)True根據(jù)打印結果看到，dog也是Animal類型。由此我們得知：dog雖然自身是Dog類型，但由于Dog是從Animal繼承下來的，所以，dog也還是Animal類型。換句話說，isinstance()判斷的是一個對象是否是該類型本身，或者是否是該類型繼承類的類型。因此，我們可以確信，dog還是object類型：>>>isinstance(dog,object)True同時也確信，實際類型是Dog類型的dog，同時也是Animal類型：>>>isinstance(dog,Dog)andisinstance(dog,Animal)True根據(jù)打印結果看到，dog是Dog類型，這個是沒有任何疑問的，283.使用dir()如果要獲得一個對象的所有屬性和方法，可以使用dir()函數(shù)，它返回一個字符串的list如要獲得一個str對象的所有屬性和方法，使用方式如下：>>>dir('abc')3.使用dir()298.9類的專有方法Python類還可以定義專用方法，專用方法是在特殊情況下或當使用特別語法時由Python替你調用的，而不是像普通的方法那樣在代碼中直接調用。本節(jié)我們講述幾個Python比較常用的專有方法?？吹筋愃芲_init__這種形如__xxx__的變量或者函數(shù)名就要注意，這些在Python中是有特殊用途的。__init__我們已經(jīng)知道怎么用了，Python的class中有許多這種有特殊用途的函數(shù)，可以幫助我們定制類。下面來介紹這種特殊類型的函數(shù)定制類的方法。8.9類的專有方法Python類還可以定義專用方法，專用301.__str__()方法classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):return'學生名稱:%s'%

print(Student('xiaozhi'))輸出結果為：<__main__.Studentobjectat0x0000000000D64198>1.__str__()方法31結果輸出的是一堆字符串，基本沒有人看得懂，這樣打印出來的結果沒有可用性。怎樣才能輸出讀者能看懂，并且是可用的結果？要解決這個問題，需要定義__str__()方法，通過__str__()方法返回一個易懂的字符串就可以了。重新定義上面的示例（student_2.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'學生名稱:{}'

print(Student('xiaozhi'))程序輸出結果為：學生名稱:xiaozhi結果輸出的是一堆字符串，基本沒有人看得懂，這樣打印出來的結果32如果在交互模式下輸入：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s<__main__.Studentobjectat0x00000000030EC550>由輸出結果可以看到，將實例化的類對象賦給一個變量，輸出變量的實例還是和之前一樣，是一串基本看不懂的字符。直接顯示變量調用的不是__str__()方法，而是__repr__()方法，兩者的區(qū)別在于__str__()方法返回用戶看到的字符串，而__repr__()方法返回程序開發(fā)者看到的字符串。也就是說，__repr__()方法是為調試服務的。所以這個問題的解決辦法是再定義一個__repr__()方法。如果在交互模式下輸入：33通常，__str__()方法和__repr__()方法是一樣的，所以有一個巧妙的寫法（student_3.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'學生名稱:{}'__repr__=__str__在交互模式下執(zhí)行：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s學生名稱:xiaozhi通常，__str__()方法和__repr__()方法是一樣342.__iter__()方法如果一個類想被用于for...in循環(huán)，類似list或tuple那樣，就必須實現(xiàn)一個__iter__()方法，該方法返回一個迭代對象，Python的for循環(huán)會不斷調用該迭代對象的__next__()方法拿（“拿”是否可以更改為“獲得”）到循環(huán)的下一個值，直到遇到StopIteration錯誤時退出循環(huán)。classFib(object):def__init__(self):self.a,self.b=0,1#初始化兩個計數(shù)器a，bdef__iter__(self):returnself#實例本身就是迭代對象，故返回自己def__next__(self):self.a,self.b=self.b,self.a+self.b#計算下一個值ifself.a>100000:#退出循環(huán)的條件raiseStopIteration();returnself.a#返回下一個值2.__iter__()方法353.__getitem__()方法Fib實例雖然能作用于for循環(huán)，看起來和list有點像，但是，把它當成list來使用還是不行，要表現(xiàn)得像list那樣按照下標取出元素，需要實現(xiàn)__getitem__()方法，如下實現(xiàn)：classFib(object):def__getitem__(self,n):a,b=1,1forxinrange(n):a,b=b,a+breturna3.__getitem__()方法364.__getattr__()方法前面示例講述過，正常情況下，當調用類的方法或屬性時，如果不存在，就會報錯。要避免這個錯誤，除了可以加上一個score屬性外，Python還有另一個機制，那就是寫一個__getattr__()方法，動態(tài)返回一個屬性。如下：classStudent(object):

def__init__(self):='xiaozhi'

def__getattr__(self,attr):ifattr=='score':return954.__getattr__()方法37當調用不存在的屬性（如score）時，Python解釋器會調用__getattr__(self,'score')嘗試獲得屬性，這樣就有機會返回score的值。在交互模式下輸入：>>>stu=Student()>>>xiaozhi>>>stu.score95由輸出結果可以看到，通過調用__getattr__()方法，可以正確輸出不存在的屬性的值。注意，程序只有在沒有找到屬性的情況下才調用__getattr__()，若已有屬性（如name），則不會在__getattr__()方法中查找。此外，所有__getattr__()方法的調用都有返回值，都會返回None（如stu.abc），定義的__getattr__()默認返回None。當調用不存在的屬性（如score）時，Python解釋器會調385.__call__()方法一個對象實例可以有自己的屬性和方法，當調用實例的方法時，采用的方式是使用instance.method()來調用。任何類，只需要定義一個__call__()方法，就可以直接對實例進行調用。如下示例：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__call__(self):print(f'名稱：{}')__call__()還可以定義參數(shù)。5.__call__()方法39在交互模式下輸入：>>>stu=Student('xiaomeng')>>>stu()名稱：xiaomeng由輸出結果可以看到，通過定義__call__()方法，可以直接對實例進行調用并得到結果。__call__()方法還可以定義參數(shù)。對實例進行直接調用就像對一個函數(shù)進行調用一樣，完全可以把對象看成函數(shù)，把函數(shù)看成對象，因為這兩者本來就沒有根本區(qū)別。如果把對象看成函數(shù)，函數(shù)本身就可以在運行期間動態(tài)創(chuàng)建出來，因為類的實例都是運行期間創(chuàng)建出來的。這樣一來，就模糊了對象和函數(shù)的界限。怎么判斷一個變量是對象還是函數(shù)呢？很多時候，判斷一個對象是否能被調用，可以使用callable()函數(shù)。在交互模式下輸入：40比如max()函數(shù)和上面定義的帶有__call__()方法的Student類實例，示例如下：>>>callable(Student('xiaozhi'))True>>>callable(max)True>>>callable([1,2,3])False>>>callable(None)False>>>callable('a')False由輸出結果可以看到，通過callable()函數(shù)可以判斷一個對象是否為“可調用”對象。比如max()函數(shù)和上面定義的帶有__call__()方法的418.10活學活用——出行建議假如你今天想外出一趟，但不清楚今天的天氣是否適宜出行?，F(xiàn)在需要設計一個幫你提供建議的程序，程序要求輸入出行的時間，然后根據(jù)出行時間，結合能見度、溫度和當前空氣濕度給出出行建議，以及比較適合使用的交通工具，需要考慮需求變更的可能。需求分析：使用本章所學的封裝、繼承、多態(tài)，比較容易實現(xiàn)。在父類中封裝查看能見度、查看溫度和查看濕度的方法，子類繼承父類。若有需要，子類可以覆蓋父類的方法，做自己的實現(xiàn)。子類也可以自定義方法。定義天氣查找類，類中定義3個方法，一個方法根據(jù)傳入的input_daytime值返回對應的能見度；一個方法根據(jù)傳入的input_daytime值返回對應的溫度；最后一個方法根據(jù)傳入的input_daytime值返回對應的濕度。具體代碼請參考書本。8.10活學活用——出行建議假如你今天想外出一趟，但不清428.11技巧點撥在init()方法中初始化對象的全部屬性是一個好習慣，可以幫助用戶更好地管理類中的屬性和對屬性值的更改。在程序運行的任何時刻為對象添加屬性都是合法的，不過應當避免讓對象擁有相同的類型卻有不同的屬性組。繼承會給調試帶來新挑戰(zhàn)，因為當你調用對象的方法時，可能無法知道調用的是哪一個方法。一旦無法確認程序的運行流程，最簡單的解決辦法是在適當位置添加一個輸出語句，如在相關方法的開頭或方法調用開始處等。8.11技巧點撥在init()方法中初始化對象的全部屬性438.12問題探討（1）有辦法從外部訪問以雙下畫線開頭的實例變量嗎？（2）方法與函數(shù)有什么區(qū)別？（3）使用類的好處？8.12問題探討（1）有辦法從外部訪問以雙下畫線開頭的實448.13章節(jié)回顧（1）回顧什么是類，類如何使用。（2）回顧構造方法的定義，使用構造方法的好處。（3）回顧類的訪問權限有哪些，這些訪問權限都怎么使用。（4）回顧繼承、多重繼承的定義，它們都是怎樣實現(xiàn)的。（5）回顧多態(tài)的定義與實現(xiàn)。（6）回顧封裝的定義與實現(xiàn)。（7）回顧類的專有方法，各自如何使用。8.13章節(jié)回顧（1）回顧什么是類，類如何使用。458.14實戰(zhàn)演練8.14實戰(zhàn)演練46第八章類與對象Python支持創(chuàng)建自己的對象，Python從設計之初就是一門面向對象語言，它提供了一些語言特性支持面向對象編程。創(chuàng)建對象是Python的核心概念，本章將介紹如何創(chuàng)建對象，以及多態(tài)、封裝、方法和繼承等概念。Python快樂學習班的同學結束函數(shù)樂高積木廳的創(chuàng)意學習后，導游帶領他們來到對象動物園。在對象動物園，將為同學們呈現(xiàn)各種動物對象，同學們將在這里了解各種動物所屬的類別，各種動物所擁有的技能，以及它們的技能繼承自哪里等知識點?，F(xiàn)在跟隨Python快樂學習班的同學一起進入對象動物園觀摩吧！第八章類與對象Python支持創(chuàng)建自己的對象，Pytho478.1理解面向對象8.1理解面向對象488.1.1面向對象編程Python是一門面向對象編程語言，對面向對象語言編碼的過程就叫做面向對象編程。面向對象編程——ObjectOrientedProgramming，簡稱OOP，是一種程序設計思想。OOP把對象作為程序的基本單元，一個對象包含了數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)。面向對象的程序設計把計算機程序視為一組對象的集合，每個對象都可以接收其他對象發(fā)過來的消息，并處理這些消息，計算機程序的執(zhí)行就是一系列消息在各個對象之間傳遞。在Python中，所有數(shù)據(jù)類型都被視為對象，也可以自定義對象。自定義的對象數(shù)據(jù)類型就是面向對象中的類（Class）的概念。8.1.1面向對象編程Python是一門面向對象編程語言498.1.2面向對象術語簡介類（Class）：用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。類變量（或屬性）：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在方法之外。類變量通常不作為實例變量使用。類變量也稱作屬性。數(shù)據(jù)成員：類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數(shù)據(jù)。方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。實例變量：定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。多態(tài)（Polymorphism）：對不同類的對象使用同樣的操作。封裝（Encapsulation）：對外部世界隱藏對象的工作細節(jié)。8.1.2面向對象術語簡介類（Class）：用來描述具有50繼承（Inheritance）：即一個派生類（derivedclass）繼承基類（baseclass）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。以普通的類為基礎建立專門的類對象。實例化（Instance）：創(chuàng)建一個類的實例，類的具體對象。方法：類中定義的函數(shù)。對象：通過類定義的數(shù)據(jù)結構實例。對象包括兩個數(shù)據(jù)成員（類變量和實例變量）和方法。Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。對象可以包含任意數(shù)量和類型的數(shù)據(jù)。繼承（Inheritance）：即一個派生類（derived518.2類的定義與使用8.2類的定義與使用528.2.1類的定義類定義的語法格式如下：classClassName(object):<statement-1>.<statement-N>Python中定義類使用class關鍵字，class后面緊跟類名。示例如下（my_class.py）：classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'由代碼可以看到，這里定義了一個名為MyClass的類。8.2.1類的定義類定義的語法格式如下：53在Python中，類名一般由以大寫字母開頭的單詞命名，并且若是由多個單詞組成的類名，那各個單詞的首字母都大寫。類名后面緊接著是(object)，object表示該類是從哪個類繼承的。通常，如果沒有合適的繼承類，就使用object類，這是所有類最終都會繼承的類。類包含屬性（相當于函數(shù)中的語句）和方法（類中的方法大體可以理解成第7章所學的函數(shù)）。在類中定義的方法的形式和函數(shù)差不多，但不稱為函數(shù)，而稱為方法。因為方法需要靠類對象去調用，而函數(shù)不需要。在Python中，類名一般由以大寫字母開頭的單詞命名，并且若548.2.2類的使用classMyClass(object):i=123deff(self):return'helloworld'

use_class=MyClass()print('調用類的屬性：',use_class.i)print('調用類的方法：',use_class.f())類的使用比函數(shù)調用多了幾個操作，調用需要執(zhí)行如下操作：use_class=MyClass()這步叫做類的實例化，即創(chuàng)建一個類的實例，此處得到的use_class這個變量稱為類的具體對象。8.2.2類的使用classMyClass(objec55再看后面兩行的調用：print(f'調用類的屬性：{use_class.i}')print(f'調用類的方法：{use_class.f()}')這里第一行后面use_class.i部分的作用是調用類的屬性，也就是前面所說的類變量。第二行后面use_class.f()部分的作用是調用類的方法。在類中定義方法的要求：在類中定義方法時，第一個參數(shù)必須是

self。除第一個參數(shù)之外，類的方法和普通函數(shù)沒什么區(qū)別，如可以用默認參數(shù)、可變參數(shù)、關鍵字參數(shù)和命名關鍵字參數(shù)等。在類中調用方法的要求：要調用一個方法，在實例變量上直接調用即可。除了self不用傳遞，其他參數(shù)正常傳入。類對象支持兩種操作，屬性引用和實例化。實例化方式上面已經(jīng)介紹過，屬性引用的標準語法格式如下：語法中，obj代表類對象，name代表屬性。再看后面兩行的調用：568.3深

入

類本節(jié)將深入介紹類的相關內容，如類的構造方法和訪問權限。8.3深入類本節(jié)將深入介紹類的相關內容，如類的構578.3.1類的構造方法對前面的示例做一些改動，改動后代碼如下（my_calss_search.py）：classMyClass(object):i=123def__init__(self,name):=name

deff(self):return'hello,'+

use_class=MyClass('xiaomeng')print('調用類的屬性：',use_class.i)print('調用類的方法：',use_class.f())8.3.1類的構造方法對前面的示例做一些改動，改動后代碼58實例化MyClass這個類時，調用了__init__()這個方法。在Python中，__init__()方法是一個特殊的方法，當對象實例化時會被調用，__init__()的意思是初始化，是initialization的簡寫。這個方法的書寫方式是：先兩個下劃線，后面接著是init，再接著兩個下劃線。這個方法也叫構造方法。在定義類時，若不顯式定義一個__init__()方法，則程序默認調用一個無參的__init__()方法。在Python中，定義類時，若沒有定義構造方法（__init__()方法），在類的實例化時，系統(tǒng)會調用默認的構造方法。另外，__init__()方法可以有參數(shù)，參數(shù)通過__init__()傳遞到類的實例化操作上。一個類中可用定義多個構造方法，但類實例化時只實例化其中位于最后的一個構造方法，也即后面的構造方法會覆蓋前面的構造方法，并且實例化時需要根據(jù)最后一個構造方法的形式進行實例化。建議一個類中只定義一個構造函數(shù)。實例化MyClass這個類時，調用了__init__()這個598.3.2類的訪問權限在類內部，可以有屬性和方法，而外部代碼可以通過直接調用實例變量的方法來操作數(shù)據(jù)，這樣，就隱藏了內部的復雜邏輯。要讓內部屬性不被外部訪問，可以在屬性的名稱前加上兩個下劃線__，在Python中，實例的變量名如果以__開頭，就變成了一個私有變量（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問。在Python中，可以給類增加get_attrs這樣的方法來獲取類中的私有變量。在Python中，可以再給類增加set_attrs這樣的方法來修改類中的私有變量。在Python中，通過定義私有變量和定義對應的set方法，可以幫助我們做參數(shù)檢查，避免傳入無效的參數(shù)。類還有私有方法。類的私有方法也是以兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，且不能在類的外使用。8.3.2類的訪問權限在類內部，可以有屬性和方法，而外部608.4繼

承繼承的語法格式如下：classDerivedClassName(BaseClassName):<statement-1>..<statement-N>面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用，實現(xiàn)這種重用的方法之一是通過繼承機制。繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關系。在面向對象程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現(xiàn)有的class繼承，定義的新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Baseclass、Superclass）。8.4繼承繼承的語法格式如下：61繼承語法class子類名（基類名）：基類名寫在括號里，基本類是在類定義的時候，在元組之中指明的。在python中繼承中的一些特點：（1）在繼承中，基類的構造方法（__init__()方法）不會被自動調用，它需要在其子類的構造方法中專門調用。（2）在調用基類的方法時，需要加上基類的類名前綴，且需要帶上self參數(shù)變量。區(qū)別于在類中調用普通函數(shù)時并不需要帶上self參數(shù)。（3）Python總是首先查找對應類型的方法，如果不能在子類中找到對應的方法，它才到基類中逐個查找。繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部非私有的功能。繼承語法class子類名（基類名）：基類名寫在括號里，基本類62classAnimal(object):defrun(self):print('Animalisrunning...')定義類：classDog(Animal):pass

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

cat=Cat()cat.run()classAnimal(object):638.5多重繼承Python還支持多重繼承。多重繼承的語法格式如下：classDerivedClassName(Base1,Base2,Base3):<statement-1>

.<statement-N>可以看到，多重繼承就是在定義類時，在類名后面的圓括號中添加多個基類（父類或超類），各個基類之間使用逗號分隔。需要注意圓括號中父類的順序，若父類中有相同的方法名，在子類使用時未指定，Python會從左到右進行搜索。即若某個方法在子類中沒有定義，則子類從左到右查找各個父類中是否包含這個方法。通過類的多重繼承，一個子類就可以繼承多個父類，并從多個父類中取得所有非私有方法。8.5多重繼承Python還支持多重繼承。多重繼承的語法648.6多

態(tài)使用繼承，可以重復使用代碼。但對于繼承中的示例，無論是Dog類還是Cat類，調用父類的run()方法時顯示的都是Animalisrunning...。對Dog類和Cat類做如下改進（完整代碼見animal_3.py）：classDog(Animal):defrun(self):print('Dogisrunning...')

classCat(Animal):defrun(self):print('Catisrunning...')8.6多態(tài)使用繼承，可以重復使用代碼。但對于繼承65執(zhí)行如下語句：dog=Dog()print('實例化Dog類')dog.run()

cat=Cat()print('實例化Cat類')cat.run()執(zhí)行結果如下：實例化Dog類Dogisrunning...實例化Cat類Catisrunning...執(zhí)行如下語句：66由執(zhí)行結果看到，分別得到了Dog和Cat各自的running結果。當子類和父類都存在相同的run()方法時，子類的run()方法會覆蓋了父類的run()方法，在代碼運行的時候，總是會調用子類的run()方法。我們稱這個為：多態(tài)。多態(tài)這個術語來自希臘語，意思是有多種形式。多態(tài)意味著就算不知道變量所引用的對象類型是什么，還是能對對象進行操作，而多態(tài)也會根據(jù)對象（或類）的不同而表現(xiàn)出不同的行為。例如我們上面定義的Animal類，在類中定義了run方法，Dog和Cat類分別繼承Animal類，并且分別定義了自己的run方法，最后Dog和Cat調用run方法時，調用的是自己的定義的run方法。多態(tài)的好處就是，當我們需要傳入Dog、Cat等對象時，我們只需要接收Animal類型就可以了，因為Dog、Cat等都是Animal類型，然后，按照Animal類型進行操作即可。由執(zhí)行結果看到，分別得到了Dog和Cat各自的running67多態(tài)的意思是：對于一個變量，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat對象上，由運行時該對象的確切類型決定。多態(tài)真正的威力在于：調用方只管調用，不管細節(jié)，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：對擴展開放：允許新增Animal子類。對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的函數(shù)。很多函數(shù)和運算符都是多態(tài)的——你寫的絕大多數(shù)程序可能也是，即便你并非有意這樣。多態(tài)的意思是：對于一個變量，我們只需要知道它是Animal類688.7封

裝封裝是對全局作用域中其他區(qū)域隱藏多余信息的原則。聽起來有些像多態(tài)——使用對象而不用知道其內部細節(jié)，兩者概念類似，因為它們都是抽象的原則——它們都會幫忙處理程序組件而不用過多關系細節(jié)，就像函數(shù)一樣。但是封裝并不等同于多態(tài)。多態(tài)可以讓用戶對于不知道什么類（或對象類型）的對象進行方法調用，而封裝是可以不用關心對象是如何構建的而直接進行使用。前面幾節(jié)的示例基本都有用到封裝的思想，如在前面定義的Student類中，每個實例就擁有各自的name和score這些數(shù)據(jù)。我們可以通過函數(shù)來訪問這些數(shù)據(jù)，比如打印學生的成績，我們如下定義（student.py）：8.7封裝封裝是對全局作用域中其他區(qū)域隱藏多余信69classStudent(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

std=Student('xiaozhi',90)definfo(std):print(f'學生：{}；分數(shù):{std.score}')info(std)既然Student實例本身就擁有這些數(shù)據(jù)，要訪問這些數(shù)據(jù)，就沒有必要從外面的函數(shù)去訪問，可以直接在Student類的內部定義訪問數(shù)據(jù)的函數(shù)，這樣，就把“數(shù)據(jù)”給封裝起來了。classStudent(object):70classStudent0(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=score

definfo(self):print(f'學生：{}；分數(shù):{self.score}')要定義一個方法，除了第一個參數(shù)是self外，其他和普通函數(shù)一樣。要調用一個方法，只需要在實例變量上直接調用，除了self不用傳遞，其他參數(shù)正常傳入，執(zhí)行如下語句：stu=Student0('xiaomeng',95)封裝的另一個好處是可以給Student類增加新的方法。classStudent0(object):718.8獲取對象信息當我們調用一個方法時，可能需要傳遞一個參數(shù)，這個參數(shù)類型我們是知道的，但是對于接收參數(shù)的方法，就不一定知道參數(shù)是什么類型了。那我們該怎么來得知參數(shù)的類型呢？Python為我們提供了如下幾種獲取對象類型的方法，具體如下：1.使用type()我們前面已經(jīng)學習過type函數(shù)的使用，基本類型都可以用type()判斷。如：>>>type(123)<class'int'>>>>type('abc')<class'str'>>>>type(None)<class'NoneType'>8.8獲取對象信息當我們調用一個方法時，可能需要傳遞一個722.使用isinstance()要明確class的繼承關系，使用type()很不方便，通過判斷class的數(shù)據(jù)類型，來確定class的繼承關系，這樣要方便的多，這個時候可以使用isinstance()函數(shù)。比如對于繼承關系是如下的形式：object->Animal->Dog即Animal繼承object，Dog繼承Animal，使用isinstance()就可以告訴我們，一個對象是否是某種類型。例如創(chuàng)建如下2種類型的對象：>>>animal=Animal()>>>dog=Dog()對上面2種類型對象，使用isinstance判斷如下：>>>isinstance(dog,Dog)True2.使用isinstance()73根據(jù)打印結果看到，dog是Dog類型，這個是沒有任何疑問的，因為dog變量指向的就是Dog對象。接下來再判斷Animal的類型，使用isinstance判斷如下：>>>isinstance(dog,Animal)True根據(jù)打印結果看到，dog也是Animal類型。由此我們得知：dog雖然自身是Dog類型，但由于Dog是從Animal繼承下來的，所以，dog也還是Animal類型。換句話說，isinstance()判斷的是一個對象是否是該類型本身，或者是否是該類型繼承類的類型。因此，我們可以確信，dog還是object類型：>>>isinstance(dog,object)True同時也確信，實際類型是Dog類型的dog，同時也是Animal類型：>>>isinstance(dog,Dog)andisinstance(dog,Animal)True根據(jù)打印結果看到，dog是Dog類型，這個是沒有任何疑問的，743.使用dir()如果要獲得一個對象的所有屬性和方法，可以使用dir()函數(shù)，它返回一個字符串的list如要獲得一個str對象的所有屬性和方法，使用方式如下：>>>dir('abc')3.使用dir()758.9類的專有方法Python類還可以定義專用方法，專用方法是在特殊情況下或當使用特別語法時由Python替你調用的，而不是像普通的方法那樣在代碼中直接調用。本節(jié)我們講述幾個Python比較常用的專有方法。看到類似__init__這種形如__xxx__的變量或者函數(shù)名就要注意，這些在Python中是有特殊用途的。__init__我們已經(jīng)知道怎么用了，Python的class中有許多這種有特殊用途的函數(shù)，可以幫助我們定制類。下面來介紹這種特殊類型的函數(shù)定制類的方法。8.9類的專有方法Python類還可以定義專用方法，專用761.__str__()方法classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):return'學生名稱:%s'%

print(Student('xiaozhi'))輸出結果為：<__main__.Studentobjectat0x0000000000D64198>1.__str__()方法77結果輸出的是一堆字符串，基本沒有人看得懂，這樣打印出來的結果沒有可用性。怎樣才能輸出讀者能看懂，并且是可用的結果？要解決這個問題，需要定義__str__()方法，通過__str__()方法返回一個易懂的字符串就可以了。重新定義上面的示例（student_2.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'學生名稱:{}'

print(Student('xiaozhi'))程序輸出結果為：學生名稱:xiaozhi結果輸出的是一堆字符串，基本沒有人看得懂，這樣打印出來的結果78如果在交互模式下輸入：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s<__main__.Studentobjectat0x00000000030EC550>由輸出結果可以看到，將實例化的類對象賦給一個變量，輸出變量的實例還是和之前一樣，是一串基本看不懂的字符。直接顯示變量調用的不是__str__()方法，而是__repr__()方法，兩者的區(qū)別在于__str__()方法返回用戶看到的字符串，而__repr__()方法返回程序開發(fā)者看到的字符串。也就是說，__repr__()方法是為調試服務的。所以這個問題的解決辦法是再定義一個__repr__()方法。如果在交互模式下輸入：79通常，__str__()方法和__repr__()方法是一樣的，所以有一個巧妙的寫法（student_3.py）：classStudent(object):def__init__(self,name):=name

def__str__(self):returnf'學生名稱:{}'__repr__=__str__在交互模式下執(zhí)行：>>>s=Student('xiaozhi')>>>s學生名稱:xiaozhi通常，__str__()方法和__repr__()方法是一樣802.__iter__()方法如果一個類想被用于for...in循環(huán)，類似list或tuple那樣，就必須實現(xiàn)一個__iter__()方法，該方法返回一個迭代對象，Python的for循環(huán)會不斷調用該迭代對象的__next__()方法拿（“拿”是否可以更改為“獲得”）到循環(huán)的下一個值，直到遇到StopIteration錯誤時退出循環(huán)。classFib(object):def__init__(self):self.a,self.b=0,1#初始化兩個計數(shù)器a，bdef__iter__(self):returnself#實例本身就是迭代對象，故返回自己def__next__(self):self.a,self.b=self.b,self.a+self.b#計算下一個值ifself.a>100000:#退出循環(huán)的條件raiseStopIteration();returnself.a#返回下一個值2.__iter__()方法813.__getitem__()方法Fib實例雖然能作用于for循環(huán)，看起來和list有點像，但是，把它當成list來使用還是不行，要表現(xiàn)得像list那樣按照下標取出元素，需要實現(xiàn)__getitem__()方法，如下實現(xiàn)：