面向 C 程式設計師的 Python 中的 OOP 概念 98
- Mary-Kate Olsen原創
- 2024-11-16 15:50:03395瀏覽
這裡為 C 98 程式設計師全面示範了 Python 中的 OOP 概念：
類別定義和物件創建
Python
# Privado por convenção: _underscore_simples
# "Realmente privado": __underscore_duplo (name mangling)
# Público: sem underscore
from abc import abstractmethod
class Animal(ABC):
# Em python, variáveis declaradas no escopo da classe e não dentro de um
# método específico, são automaticamente compartilhadas por todas instâncias.
species_count = 0 # além disso, elas podem ser inicializadas diretamente dentro da classe.
# Construtor
def __init__(self, name):
# Variáveis de instância
self.name = name # público
self._age = 0 # protegido por convenção
self.__id = id(self) # privado (mas você consegue acessar com name mangling)
Animal.species_count += 1
# Destrutor
def __del__(self):
Animal.species_count -= 1
# Método regular
@abstractmethod
def make_sound(self):
pass # Equivalente a um método abstrato/virtual (deve ser implementado apenas nas classes filhas)
# Método estático (não precisa da instância para ser utilizado, nem utiliza seus atributos)
@staticmethod
def get_kingdom():
return "Animalia"
# Método de classe (recebe a classe como primeiro argumento, pode acessar atributos da classe)
@classmethod
def get_species_count(cls):
return cls.species_count
# Decorador de propriedade (getter)
@property
def age(self):
return self._age
# Decorador de propriedade (setter)
@age.setter
def age(self, value):
if value >= 0:
self._age = value
# Métodos especiais (sobrecarga de operadores)
def __str__(self): # Como toString() - para string legível
return f"Animal named {self.name}"
def __repr__(self): # Para debugging
return f"Animal(name='{self.name}')"
def __eq__(self, other): # Operador de comparação ==
return isinstance(other, Animal) and self.name == other.name
def __len__(self): # Função len()
return self._age
def __getitem__(self, key): # Operador de acesso []
if key == 'name':
return self.name
raise KeyError(key)
C 98
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
class Animal {
public:
static int species_count;
Animal(const std::string& name) : name(name), _age(0), __id(++id_counter) { // construtor
++species_count;
}
~Animal() { // destrutor
--species_count;
}
virtual void make_sound() = 0; // Método não implementável na classe base (virtual/abstrato)
static std::string get_kingdom() { // Não existe distinção entre
// @classmethod e @staticmethod em cpp, apenas static methods.
return "Animalia";
}
// static methods podem ser utilizados sem instanciar uma classe e têm
// acesso às propriedades estáticas da classe:
static int get_species_count() {
return species_count;
}
// getter:
int get_age() const {
return _age;
}
// setter:
void set_age(int age) {
if (age >= 0) {
_age = age;
}
}
// Implementação dos métodos especiais que vimos em python:
std::string to_string() const {
return "Animal named " + name;
}
std::string repr() const {
std::ostringstream oss;
oss << "Animal(name='" << name << "', age=" << _age << ",>
<h2>
Herança
</h2>
<h3>
Python
</h3>
<pre class="brush:php;toolbar:false">class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
# Chama o construtor da classe pai
super().__init__(name)
self.breed = breed
# Sobrescreve o método da classe pai
def make_sound(self):
return "Woof!"
C 98
class Dog : public Animal {
public:
Dog(const std::string& name, const std::string& breed) : Animal(name), breed(breed) {}
void make_sound() override {
std::cout << "Woof!" << std::endl;
}
private:
std::string breed;
};
多重繼承
Python
class Pet:
def is_vaccinated(self):
return True
class DomesticDog(Dog, Pet):
pass
C 98
class Pet {
public:
bool is_vaccinated() const {
return true;
}
};
class DomesticDog : public Dog, public Pet {
public:
DomesticDog(const std::string& name, const std::string& breed) : Dog(name, breed) {}
};
抽象類別
Python
from abc import ABC, abstractmethod
class Shape(ABC):
@abstractmethod
def area(self):
pass
C 98
class Shape {
public:
virtual ~Shape() {}
virtual double area() const = 0;
};
使用範例
Python
if __name__ == "__main__":
# Cria objetos
dog = Dog("Rex", "Golden Retriever")
# Acessa atributos
print(dog.name) # Público
print(dog._age) # Protegido (ainda acessível)
# print(dog.__id) # Isso falhará
print(dog._Animal__id) # Isso funciona (acessando attribute privado com name mangling)
# Propriedades
dog.age = 5 # Usa setter automaticamente
print(dog.age) # Usa getter automaticamente
# Métodos estáticos e de classe
print(Animal.get_kingdom())
print(Animal.get_species_count())
# Verifica herança
print(isinstance(dog, Animal)) # True
print(issubclass(Dog, Animal)) # True
# Métodos especiais em ação
print(str(dog)) # Usa __str__
print(repr(dog)) # Usa __repr__
print(len(dog)) # Usa __len__
print(dog['name']) # Usa __getitem__
C 98
int main() {
// Cria objetos
Dog dog("Rex", "Golden Retriever");
// Acessa atributos
std::cout << dog.name << std::endl; // Público
std::cout << dog.get_age() << std::endl; // Protegido (ainda acessível)
// std::cout << dog.__id << std::endl; // Isso falhará (privado)
// Propriedades
dog.set_age(5); // Usa setter
std::cout << dog.get_age() << std::endl; // Usa getter
// Métodos estáticos e de classe
std::cout << Animal::get_kingdom() << std::endl;
std::cout << Animal::get_species_count() << std::endl;
// Equivalente aos "métodos especiais":
// Verifica herança
if (dog.isinstance<Animal>()) {
std::cout << "dog é uma instância de Animal" << std::endl;
}
std::cout << dog.to_string() << std::endl; // Usa to_string
std::cout << dog.repr() << std::endl; // Usa repr
std::cout << dog["name"] << std::endl; // Usa operador []
}
Python 和 C 之間的主要區別 98
- 沒有公有/私人/受保護的關鍵字（使用命名約定）
- 多重繼承不同：
- Python 使用方法解析順序 (MRO) 和 C3 線性化
- 不需要像 C 那樣的虛擬繼承
- super() 自動遵循 MRO
- Python 中基類的順序很重要
- 您可以使用 __mro__ 檢查解析順序
- 預設所有方法都是虛擬的
- 指標/引用之間沒有差異
- 不需要記憶體管理（垃圾收集器）
- 動態型別而不是靜態型別
- 屬性裝飾器而不是 getter/setter 方法
- 特殊方法使用 __name__ 格式而不是運算符 關鍵字
- 更多用於運算子重載的 Pythonic 語法（例如 __eq__ 與運算子 ==）
使用 dir(object) 檢視物件的所有屬性和方法，使用 help(object) 檢視文件。
專題：
鑽石繼承問題
Animal
. ' ,
_______
_ .`_|___|_`. _
Pet \ \ / / WorkingAnimal
\ ' ' /
\ " /
\./
DomesticDog
C 98 中的鑽石繼承問題
當一個類別繼承自兩個類，而這兩個類別又繼承自一個公共基類時，就會發生鑽石繼承。這可能會導致幾個問題：
- 歧義：公共基類的方法和屬性可能會變得不明確。
- 資料重複：每個衍生類別都可以擁有自己的公共基類成員副本，從而導致資料重複。
C 98 中的鑽石繼承範例
class Animal {
public:
Animal() {
std::cout << "Animal constructor" << std::endl;
}
virtual void make_sound() {
std::cout << "Some generic animal sound" << std::endl;
}
};
class Pet : public Animal {
public:
Pet() : Animal() {
std::cout << "Pet constructor" << std::endl;
}
void make_sound() override {
std::cout << "Pet sound" << std::endl;
}
};
class WorkingAnimal : public Animal {
public:
WorkingAnimal() : Animal() {
std::cout << "WorkingAnimal constructor" << std::endl;
}
void make_sound() override {
std::cout << "Working animal sound" << std::endl;
}
};
class DomesticDog : public Pet, public WorkingAnimal {
public:
DomesticDog() : Animal(), Pet(), WorkingAnimal() {
std::cout << "DomesticDog constructor" << std::endl;
}
void make_sound() override {
Pet::make_sound(); // Ou WorkingAnimal::make_sound(), dependendo do comportamento desejado
}
};
int main() {
DomesticDog dog;
dog.make_sound();
return 0;
}
預期行為
Animal constructor Pet constructor WorkingAnimal constructor DomesticDog constructor Pet sound
在這個例子中，DomesticDog繼承自Pet和WorkingAnimal，它們都繼承自Animal。這創造了一顆傳家鑽石。使用虛擬繼承來避免資料重複和歧義。
Python 如何自動阻止 Diamond 繼承
Python 使用方法解析順序 (MRO) 和 C3 線性化來自動解決菱形繼承問題。 MRO 決定在尋找方法或屬性時檢查類別的順序。
Python 中的 Diamond 繼承範例
# Privado por convenção: _underscore_simples
# "Realmente privado": __underscore_duplo (name mangling)
# Público: sem underscore
from abc import abstractmethod
class Animal(ABC):
# Em python, variáveis declaradas no escopo da classe e não dentro de um
# método específico, são automaticamente compartilhadas por todas instâncias.
species_count = 0 # além disso, elas podem ser inicializadas diretamente dentro da classe.
# Construtor
def __init__(self, name):
# Variáveis de instância
self.name = name # público
self._age = 0 # protegido por convenção
self.__id = id(self) # privado (mas você consegue acessar com name mangling)
Animal.species_count += 1
# Destrutor
def __del__(self):
Animal.species_count -= 1
# Método regular
@abstractmethod
def make_sound(self):
pass # Equivalente a um método abstrato/virtual (deve ser implementado apenas nas classes filhas)
# Método estático (não precisa da instância para ser utilizado, nem utiliza seus atributos)
@staticmethod
def get_kingdom():
return "Animalia"
# Método de classe (recebe a classe como primeiro argumento, pode acessar atributos da classe)
@classmethod
def get_species_count(cls):
return cls.species_count
# Decorador de propriedade (getter)
@property
def age(self):
return self._age
# Decorador de propriedade (setter)
@age.setter
def age(self, value):
if value >= 0:
self._age = value
# Métodos especiais (sobrecarga de operadores)
def __str__(self): # Como toString() - para string legível
return f"Animal named {self.name}"
def __repr__(self): # Para debugging
return f"Animal(name='{self.name}')"
def __eq__(self, other): # Operador de comparação ==
return isinstance(other, Animal) and self.name == other.name
def __len__(self): # Função len()
return self._age
def __getitem__(self, key): # Operador de acesso []
if key == 'name':
return self.name
raise KeyError(key)
預期行為
#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
class Animal {
public:
static int species_count;
Animal(const std::string& name) : name(name), _age(0), __id(++id_counter) { // construtor
++species_count;
}
~Animal() { // destrutor
--species_count;
}
virtual void make_sound() = 0; // Método não implementável na classe base (virtual/abstrato)
static std::string get_kingdom() { // Não existe distinção entre
// @classmethod e @staticmethod em cpp, apenas static methods.
return "Animalia";
}
// static methods podem ser utilizados sem instanciar uma classe e têm
// acesso às propriedades estáticas da classe:
static int get_species_count() {
return species_count;
}
// getter:
int get_age() const {
return _age;
}
// setter:
void set_age(int age) {
if (age >= 0) {
_age = age;
}
}
// Implementação dos métodos especiais que vimos em python:
std::string to_string() const {
return "Animal named " + name;
}
std::string repr() const {
std::ostringstream oss;
oss << "Animal(name='" << name << "', age=" << _age << ",>
<h2>
Herança
</h2>
<h3>
Python
</h3>
<pre class="brush:php;toolbar:false">class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
# Chama o construtor da classe pai
super().__init__(name)
self.breed = breed
# Sobrescreve o método da classe pai
def make_sound(self):
return "Woof!"
在此範例中，Python 使用 MRO 自動解析菱形繼承。您可以使用 __mro__:
屬性檢查 MRO
class Dog : public Animal {
public:
Dog(const std::string& name, const std::string& breed) : Animal(name), breed(breed) {}
void make_sound() override {
std::cout << "Woof!" << std::endl;
}
private:
std::string breed;
};
Python中的MRO確保DomesticDog正確繼承自Pet和WorkingAnimal，並且Animal在物件之前被解析。因此，聲明順序會影響 MRO，但 C3 線性化可確保尊重層次結構。
解釋：
- 聲明順序：MRO 從最衍生的類別開始，遵循基底類別聲明的順序。
- C3 線性化：確保每個類別出現在其超類別之前，並保持繼承順序。
資料結構：堆疊、佇列和映射
堆疊
Python
class Pet:
def is_vaccinated(self):
return True
class DomesticDog(Dog, Pet):
pass
C 98
class Pet {
public:
bool is_vaccinated() const {
return true;
}
};
class DomesticDog : public Dog, public Pet {
public:
DomesticDog(const std::string& name, const std::string& breed) : Dog(name, breed) {}
};
佇列
Python
from abc import ABC, abstractmethod
class Shape(ABC):
@abstractmethod
def area(self):
pass
C 98
class Shape {
public:
virtual ~Shape() {}
virtual double area() const = 0;
};
地圖
Python
if __name__ == "__main__":
# Cria objetos
dog = Dog("Rex", "Golden Retriever")
# Acessa atributos
print(dog.name) # Público
print(dog._age) # Protegido (ainda acessível)
# print(dog.__id) # Isso falhará
print(dog._Animal__id) # Isso funciona (acessando attribute privado com name mangling)
# Propriedades
dog.age = 5 # Usa setter automaticamente
print(dog.age) # Usa getter automaticamente
# Métodos estáticos e de classe
print(Animal.get_kingdom())
print(Animal.get_species_count())
# Verifica herança
print(isinstance(dog, Animal)) # True
print(issubclass(Dog, Animal)) # True
# Métodos especiais em ação
print(str(dog)) # Usa __str__
print(repr(dog)) # Usa __repr__
print(len(dog)) # Usa __len__
print(dog['name']) # Usa __getitem__
C 98
int main() {
// Cria objetos
Dog dog("Rex", "Golden Retriever");
// Acessa atributos
std::cout << dog.name << std::endl; // Público
std::cout << dog.get_age() << std::endl; // Protegido (ainda acessível)
// std::cout << dog.__id << std::endl; // Isso falhará (privado)
// Propriedades
dog.set_age(5); // Usa setter
std::cout << dog.get_age() << std::endl; // Usa getter
// Métodos estáticos e de classe
std::cout << Animal::get_kingdom() << std::endl;
std::cout << Animal::get_species_count() << std::endl;
// Equivalente aos "métodos especiais":
// Verifica herança
if (dog.isinstance<Animal>()) {
std::cout << "dog é uma instância de Animal" << std::endl;
}
std::cout << dog.to_string() << std::endl; // Usa to_string
std::cout << dog.repr() << std::endl; // Usa repr
std::cout << dog["name"] << std::endl; // Usa operador []
}
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陳述：
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