本文透過實例給大家詳細解釋了Python 的類別、繼承和多型的定義和用法,非常實用,有需要的小夥伴可以參考下
##類別的定義
假如要定義一個類別Point,表示二維的座標點:# point.py class Point: def init(self, x=0, y=0): self.x, self.y = x, y最最基本的就是init 方法,相當於C++ / Java 的
建構子。雙底線 的方法都是特殊方法,除了 init 還有很多,後面會有介紹。
參數 self 相當於 C++ 的 this,表示目前實例,所有方法都有這個參數,但是呼叫時並不需要指定。>>> from point import * >>> p = Point(10, 10) # init 被调用 >>> type(p) <class 'point.Point'> >>> p.x, p.y (10, 10)幾乎所有的特殊方法(包括 init)都是隱式呼叫的(不直接呼叫)。 對一切皆物件的 Python 來說,類別自己當然也是物件:
>>> type(Point) <class 'type'> >>> dir(Point) ['class', 'delattr', 'dict', ..., 'init', ...] >>> Point.class <class 'type'>Point 是 type 的一個實例,這和 p 是 Point 的一個實例是一回事。 現添加方法set:
class Point: ... def set(self, x, y): self.x, self.y = x, y
>>> p = Point(10, 10) >>> p.set(0, 0) >>> p.x, p.y (0, 0)p.set(...) 其實只是一個語法糖,你也可以寫成Point.set(p, ...),這樣就能明顯看出p 就是self 參數了:
>>> Point.set(p, 0, 0) >>> p.x, p.y (0, 0)值得注意的是,self 並不是關鍵字,甚至可以用其它名字替代,例如this:
class Point: ... def set(this, x, y): this.x, this.y = x, y與C++ 不同的是, 「成員變數」必須加self. 前綴,否則就變成類別的屬性(相當於C++ 靜態成員),而不是物件的屬性了。 Python 沒有public / protected / private 這樣的存取控制,如果你非要表示“私有”,習慣是加雙下劃線前綴。
class Point: def init(self, x=0, y=0): self.x, self.y = x, y def set(self, x, y): self.x, self.y = x, y def f(self): passx、y 和f 就相當於私有了:
>>> p = Point(10, 10) >>> p.x ... AttributeError: 'Point' object has no attribute 'x' >>> p.f() ... AttributeError: 'Point' object has no attribute 'f'
#_repr_
嘗試列印Point 實例:>>> p = Point(10, 10) >>> p <point.Point object at 0x000000000272AA20>通常,這並不是我們想要的輸出,我們想要的是:
>>> p Point(10, 10)添加特殊方法repr 即可實現:
class Point: def repr(self): return 'Point({}, {})'.format(self.x, self.y)不難看出,交互模式在打印p 時其實是呼叫了repr(p):>>> repr(p)
'Point(10, 10)'
_str_
如果沒有提供str,str() 預設使用repr() 的結果。 依照這個原則,我們為Point 提供str 的定義如下:class Point: def str(self): return '({}, {})'.format(self.x, self.y)
#_add_
兩個座標點相加是個很合理的需求。>>> p1 = Point(10, 10) >>> p2 = Point(10, 10) >>> p3 = p1 + p2 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Point' and 'Point'新增特殊方法 add 即可做到:
class Point: def add(self, other): return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)
>>> p3 = p1 + p2 >>> p3 Point(20, 20)這就像 C++ 裡的
運算元重載一樣。 Python 的內建類型,例如字串、列表,都「重載」了 + 運算子。
繼承
舉出一個教科書中最常見的例子。 Circle 和 Rectangle 繼承自 Shape,不同的圖形,面積(area)計算方式不同。# shape.py class Shape: def area(self): return 0.0 class Circle(Shape): def init(self, r=0.0): self.r = r def area(self): return math.pi * self.r * self.r class Rectangle(Shape): def init(self, a, b): self.a, self.b = a, b def area(self): return self.a * self.b用法比較直接:
>>> from shape import * >>> circle = Circle(3.0) >>> circle.area() 28.274333882308138 >>> rectangle = Rectangle(2.0, 3.0) >>> rectangle.area() 6.0如果Circle 沒有定義自己的area:
class Circle(Shape): pass那麼它將繼承父類別Shape 的area:
>>> Shape.area is Circle.area True一旦Circle 定義了自己的area,從Shape 繼承而來的那個area 就被重寫(overwrite)了:
>>> from shape import * >>> Shape.area is Circle.area False透過類別的字典更能明顯地看清這一點:
>>> Shape.dict['area'] <function Shape.area at 0x0000000001FDB9D8> >>> Circle.dict['area'] <function Circle.area at 0x0000000001FDBB70>所以,子類別重寫父類別的方法,其實只是把相同的屬性名稱綁定到了不同的函數物件。可見 Python 是沒有覆寫(override)的概念的。 同理,即使 Shape 沒有定義 area 也是可以的,Shape 作為“介面”,並不能得到語法的保證。 甚至可以動態的新增方法:
class Circle(Shape): ... # def area(self): # return math.pi * self.r * self.r # 为 Circle 添加 area 方法。 Circle.area = lambda self: math.pi * self.r * self.r動態語言通常都這麼靈活,Python 也不例外。 Python 官方教學「9. Classes」第一句就是:Compared with other programming languages, Python's class mechanism adds classes with a minimum of new syntax and semantics.Python 以最少的新的語法和語意實現了類別機制,這確實讓人驚嘆,但是也讓C++ / Java 程式設計師感到相當不適。
多態
如前所述,Python 沒有覆寫(override)的概念。嚴格來講,Python 並不支援「多型」。 為了解決繼承結構中介面與實作的問題,或者說為了更好的用 Python 面向介面程式設計(請考慮 Shape.area() 除了簡單的回傳 0.0,有沒有更好的實作?以内建模块 asyncio 为例,AbstractEventLoop 原则上是一个接口,类似于 Java 中的接口或 C++ 中的纯虚类,但是 Python 并没有语法去保证这一点,为了尽量体现 AbstractEventLoop 是一个接口,首先在名字上标志它是抽象的(Abstract),然后让每个方法都抛出异常 NotImplementedError。
class AbstractEventLoop: def run_forever(self): raise NotImplementedError ...
纵然如此,你是无法禁止用户实例化 AbstractEventLoop 的:
loop = asyncio.AbstractEventLoop() try: loop.run_forever() except NotImplementedError: pass
C++ 可以通过纯虚函数或设构造函数为 protected 来避免接口被实例化,Java 就更不用说了,接口就是接口,有完整的语法支持。
你也无法强制子类必须实现“接口”中定义的每一个方法,C++ 的纯虚函数可以强制这一点(Java 更不必说)。
就算子类「自以为」实现了“接口”中的方法,也不能保证方法的名字没有写错,C++ 的 override 关键字可以保证这一点(Java 更不必说)。
静态类型的缺失,让 Python 很难实现 C++ / Java 那样严格的多态检查机制。所以面向接口的编程,对 Python 来说,更多的要依靠程序员的素养。
回到 Shape 的例子,仿照 asyncio,我们把“接口”改成这样:
class AbstractShape: def area(self): raise NotImplementedError
这样,它才更像一个接口。
super
有时候,需要在子类中调用父类的方法。
比如图形都有颜色这个属性,所以不妨加一个参数 color 到 init:
class AbstractShape: def init(self, color): self.color = color
那么子类的 init() 势必也要跟着改动:
class Circle(AbstractShape): def init(self, color, r=0.0): super().init(color) self.r = r
通过 super 把 color 传给父类的 init()。其实不用 super 也行:
class Circle(AbstractShape): def init(self, color, r=0.0): AbstractShape.init(self, color) self.r = r
但是 super 是推荐的做法,因为它避免了硬编码,也能处理多继承的情况。
以上是Python中關於類別和繼承以及多態的範例詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!