Python 關於物件導向的六個問題

本文寫給初學Python 的朋友，試著講明白以下問題：

• 什麼是類別和物件?
• 即有了函數，為什麼還要有類別?
• Python 如何定義公有/保護/私有屬性/方法?私有是否是真正的私有，這樣做的目的是什麼?
• #如何定義類別函數、成員函數、靜態函數，他們的作用分別是什麼?
• 類別可以被繼承，如何讓子類別必須重寫父類別的函數才能使用，否則拋出異常?
• 有下列繼承關係: A，B (A),C(A),D(B,C) 那麼D 在初始化的時候，A，B，C 的初始化順序是怎麼樣的?A 是否會初始化兩次?

1. 什麼是類別和對象

先說對象，對象通常有兩層意思，指行動或思考時作為目標的事物或特指戀愛的對方。在程式設計的世界裡，物件就是客觀世界中存在的人、事、物件等實體在電腦邏輯中的映射。

程式設計時，你可以將物件映射成任何你想映射的東西，只不過，映射的如果更符常規時，程式碼更容易使用和理解，也更有利於後續的快速迭代和擴展。在 Python 的世界裡，萬物皆物件。

再說說類，類別就是分類的類，代表一群有著相似性的事物的集合，對應 Python 關鍵字 class。

物件是類別中一個具體的事物，是由類別初始化後產生的，通常也叫 object，或是實體，例如女人是一個類，而你的女朋友就是一個物件。

屬性：物件的某個靜態特徵，例如你女朋友的膚色，民族，血型等。

函數：物件的某個動態能力，例如你女朋友會唱歌、彈琴等。

雖然舉的例子可能不太恰當，但希望能加深你的理解，其實更為確切的定義如下：

類別是一群有著相同屬性和函數的對象的集合。

2. 即然有了函數，為什麼還要有類別?

函數是為了解決程式碼複用的，但是函數是過程思維，太具體，太具體的東西就會有很多重複，因此我們還需要對問題進行抽象，而類就是一種抽象，抽象的類，其可復用性更高，更容易面對複雜的業務邏輯，也會減輕程式設計師程式設計時的記憶壓力。

如果沒有類，我們更容易寫出屎山一樣的程式碼，牽一發而動全身，不敢修改。有了類，我們更容易寫出易讀、易於維護、可擴展的程式碼。

3. Python 如何定義公有/保護/私有屬性/方法?私有是、否是真正的私有，這樣做的目的是什麼?

Python 以下列形式約定保護/私有的屬性/方法：

• __ 表示私有
• _ 表示保護
• #除前兩者外就是公有

所謂約定，就是你看到雙下劃線或單下劃線開頭的變數或方法時就自覺不要在類別的外部修改或存取它，換句話說Python 並不會阻礙程式設計師去存取類別的私有屬性或私有方法，Python 選擇相信程式設計師。

存取公有屬性和存取保護屬性沒有區別，要存取私有的話需要這樣：

object._ClassName__PrivateMember

4. 如何定義類別函數、成員函數、靜態函數，他們的作用分別是什麼?

看註解吧：

class Document():

WELCOME_STR = 'Welcome! The context for this book is {}.'

def __init__(self, title, author, context):
print('__init__函数被调用')
self.title = title
self.author = author
self.__context = context

#类函数
@classmethod
def create_empty_book(cls, title, author):
return cls(title=title, author=author, context='nothing')

# 成员函数
def get_context_length(self):
return len(self.__context)

# 静态函数
@staticmethod
def get_welcome(context):
return Document.WELCOME_STR.format(context)
empty_book = Document.create_empty_book('What Every Man Thinks About Apart from Sex', 'Professor Sheridan Simove')
print(empty_book.get_context_length())
print(empty_book.get_welcome('indeed nothing'))

類別函數以@classmethod 裝飾，第一個參數必須為cls，代表類別本身，也就是說，我們可以在classmethod 函數裡面呼叫類別的構造函數cls()，從而產生一個新的實例。從這一點，可以推斷它的使用場景：

• 當我們需要再次呼叫建構函式時，也就是建立新的實例物件時
• 需要不修改現有實例的情況下傳回一個新的實例。

成員函數很普通，就是物件可以直接呼叫的方法，第一個參數必須是 self。

靜態函數，以@staticmethod 裝飾，通常就表示這個函數的計算不涉及類別的變量，不需要類別的實例化就可以使用，也就是說該函數和這個類別的關係不是很近，換句話說，使用staticmethod 裝飾的函數，也可以定義在類別的外部。我有時會糾結到底放在類別裡面使用 staticmethod，還是放在 utils.py 中單獨寫一個函數。

5. 類別可以被繼承，如何讓子類別必須重寫父類別的函數才能使用，否則拋出例外?

兩種方法，推薦第二種。

第一種：

class A:
def fun(self):
raise Exception("not implement")
class B(A):
pass

b = B()
b.fun()

第二種：

from abc import ABCMeta,abstractmethod
class A(metaclass = ABCMeta):
@abstractmethod
def fun(self):
pass
class B(A):
pass

b = B()
b.fun()

6. 有下列繼承關係: A，B(A),C(A),D(B ,C) 那麼D 在初始化的時候，A，B，C 的初始化順序是怎麼樣的?A 是否會初始化兩次?

---> B---
A--->D
---> C---

A，B，C 的初始化順序是怎麼樣的，不妨寫程式看看。

有兩種方式，第一種 A 是會初始化兩次，第二種不會。

第一種：

class A:
def __init__(self):
print("A is called")class B(A):
def __init__(self):
print("B is called")
A.__init__(self)class C(A):
def __init__(self):
print("C is called")
A.__init__(self)class D(B,C):
def __init__(self):
print("D is called")
B.__init__(self)
C.__init__(self)

d = D()

輸出:

D is called
B is called
A is called
C is called
A is called

第二個:

class A:
def __init__(self):
print("enter A")
print("levave A")class B(A):
def __init__(self):
print("enter B")
super().__init__()
print("levave B")class C(A):
def __init__(self):
print("enter C")
super().__init__()
print("levave C")class D(B,C):
def __init__(self):
print("enter D")
super().__init__()
print("levave D")

d = D()

輸出;

enter D
enter B
enter C
enter A
levave A
levave C
levave B
levave D

第一种方法非常明确的表明了菱形继承潜在的问题：一个基类的初始化函数可能被调用两次。在一般的工程中，这显然不是我们所希望的。

正确的做法应该是使用 super 来召唤父类的构造函数，而且 python 使用一种叫做方法解析顺序的算法(具体实现算法叫做 C3)，来保证一个类只会被初始化一次。

也就是说，能用 super，就用 super。

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