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Python 点滴 IV
【继承示意图】
类是实例的工厂, OOP就是在树中搜索属性,类其实就是变量名与函数打成的包
. 每个class语句会生成一个新的类对象
. 每次类调用时，就会生成一个新的实例对象
. 实例自动连接到创建这些实例的类
. 类连接到超类的方式是，将超类列在类头部(),其从左到右的顺序会决定树中的次序
有几点需要注意:
. 属性通常是在class语句中通过赋值语句添加在类中，而不是嵌入函数的def语句中
. 属性通常是在类中，对传给函数的特殊参数self，做赋值运算而添加在实例中的
【方法调用的两种方式】
def 语句出现在类中，通常称为方法:
通过实例调用:bob.giveRise()
通过类来调用:Employee.giveRise(bob)
【类与模块】
从最底层来看，类几乎就是命名空间，很像模块。但和模块不同的之处是:
1. 类也支持多个对象的产生（多态）
2. 命名空间继承（继承）
3. 运算符重载（重载）
【PYTHON类的主要特点】
. class语句创建对象并将其赋值给变量名(类似于def)
. class语句内的赋值语句会创建类的属性(属性获得:object.name)
. 类属性提供对象的状态和行为
【类的实例概要】
. 像函数那样调用对象会创建新的实例对象
. 每个实例对象继承类的属性并获得自己的命名空间
. 在方法内对self属性做赋值运算会产生每个实例自己的属性
【第一个例子】
class FirstClass: #定义类的对象
def setdata(self,value): #定义类方法
self.data = http://www.mamicode.com/value #self是个实例
def display(self):
print self.data #self-data: 每个实例共享
创建两个实例，每个实例拥有自己的命名空间
>>> x = FirstClass()
>>> y = FirstClass()
会产生三个对象: 两个实例，一个类
>>> x.setdata(‘Hello‘) #调setdata方法,self就是x本身
>>> y.setdata(100) #运行: FirstClass.setdata(y,100)
x,y创建不同实例对象的命名空间,所以尽管都调用display方法，值却不同
>>> x.display() #self.data在每个实例中不一样
Hello
>>> y.display()
100
另一种调用方式:
>>> x.data = http://www.mamicode.com/"New Value" #能够获得或设置属性
>>> x.display()
New Value
也可以设置成一个全新的属性
>>> x.anothername = ‘spam‘
【PYTHON类继承的核心观点】
. 超类列在类开头的括号中
. 类从超类中继承属性,当读入属性时，如果不存在于子类中，PYTHON会自动搜索这个属性
. 实例会继承所有可读取类的属性. 搜索路径: 实例 ==> 创建实例的类 ==> 所有超类
. 每个object.attribute都会开启新的独立搜索
. 逻辑的修改是通过创建子类，而不是修改超类
这种搜索的结果及主要目的就是:
第一: 类支持了程序的分解和定制，比迄今为止所见到的其他任何语言工具都要好。
第二: 可以把程序的冗余度降到最低，减少维护成本，也就是把操作分解为单一，共享的实现
第三: 这样写程序时，也可以让我们队现有的程序代码进行定制，而不是实地修改或从头开始
【第二个例子】
class SecondClass(FirstClass): #继承FirstClass类中的setdata方法
def display(self): #修改display方法,也叫方法的重载
print ‘Current value = http://www.mamicode.com/%s‘ % self.data
搜索从实例开始==>子类==>超类，直到找到第一个为止,所以display会覆盖父类方法
>>> z = SecondClass()
>>> z.setdata(‘Hello,World!‘) #从FirstClass中发现setdata方法
>>> z.display() #SecondClass中发现display方法
Current value = http://www.mamicode.com/Hello,World!
NOTE:作为一条规则，因为继承可以让我们在外部组件内(也就是在子类内)进行修改，类所支持的扩展和重用通常比函数或模块更好！
【第三个例子】: 关于运算符重载
定义SecondClass的子类，实现三个特殊名称的属性，让PYTHON自动调用:
当新的实例构造时，会调用__init__(self是新的ThirdClass对象)
当ThirdClass实例出现在+或*表达式中时，则分别调用__add__和__mul__
class ThirdClass(SecondClass): #ThirdClass类，继承自SecondClass
def __init__(self,value): #ThirdClass类中的值
self.data = http://www.mamicode.com/value
def __add__(self,other): #注意这种调用方式 self + other
return ThirdClass(self.data + other)
def __mul__(self,other):
self.data = http://www.mamicode.com/self.data * other #self * other
执行结果:
>>> a = ThirdClass(‘AB‘) #调用__init__构造函数
>>> a.display() #继承的方法
Current value = http://www.mamicode.com/AB
>>> b = a + ‘XY‘ #新的__add__:造一个新的实例
>>> b.display()
Current value = http://www.mamicode.com/ABXY
>>> a * 3 #新的__mul__:在当地改变实例
>>> a.display()
Current value = http://www.mamicode.com/ABABAB
NOTE:
__add__方法创建并返回这个类的新的实例对象
__mul__方法会在原处修改当前的实例对象
【OOP最重要的两个概念】
方法函数中的特殊self参数和__init__构造器方法是PYTHON中OOP的两个基石
【最常用的运算符重载】
运算符重载是由特定名称的方法写成的。这些方法的开头和结尾都是双下划线，通过这种方法使其变得独特。这些不是内置或保留字。当实例出现在相应的运算中时，PYTHON就会自动执行它们。PYTHON为这些运算和特殊方法的名称定义了对应的关系。
__init__构造器是最常用的。几乎每个类都使用这个方法为实例属性进行初始化，以及执行其他的启动任务。
【变量名相同的例子】
class MixedNames: #定义类:MixedNames
data = http://www.mamicode.com/‘spam‘ #赋值类属性:data
def __init__(self,value): #赋值方法名:
self.data = http://www.mamicode.com/value #赋值实例属性:data
def display(self):
print MixNames.data,self.data #类属性,实例属性
输出结果:
>>> ins1 = MixedNames(1) #类工厂造两个实例对象x,y
>>> ins2 = MixedNames(2) #每个实例对象有自己的数据
>>> ins1.display();ins2.display() #self.data不同,subclass.data却是相同的，都是从data = http://www.mamicode.com/‘spam‘继承而来
spam 1
spam 2
>>> MixedNames.display(ins1) #这种写也是可以的
【另一个例子】
message = ‘Global Message!‘
class NextClass:
message = ‘Class Message‘
def printer(self,value):
self.message = value
print ‘message‘, message
print ‘NextClass.message‘,NextClass.message
print ‘self.message‘,self.message
输出结果:
>>> x = NextClass() #造实例
>>> x.printer(‘Instance Message!‘) #调实例的方法
message is: Global Message!
NextClass.message is: Class Message!
self.message is: Instance Message!
其他调用:
>>> NextClass.printer(x,‘class call‘) #正确:直接调用类
>>> NextClass.printer(‘class call‘) #错误:必须在第一个位置放实例名
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unbound method printer() must be called with NextClass instance as first argument (got str instance instead)
【调用超类的构造器】
如果除了想调用自身的构造函数，还想调用超类的，那么就必须用下面的方式
class Super:
def __init__(self,x):
pass
class Sub(Super):
def __init__(self,x,y):
Super.__init__(self.x)
pass
I = Sub(1,2)
【继承方法的专有化】
继承树搜索模式是将系统专有化的最好的方式，继承会先在子类中寻找变量名，然后才查找超类，子类可以对超类的属性重新定义来取代默认的行为。实际上，可以把整个系统做成类的层次，再新增外部的子类来对其进行扩展，而不是在原处修改已重载的逻辑。
. 子类可以完全取代继承的属性
. 子类可以找到并获得超类属性
. 子类可以通过已覆盖的方法回调超类来扩展超类的方法
class Super:
def method(self):
print ‘start Super.method‘
class Sub(Super):
def method(self): #重写方法
print ‘starting Sub.method‘ #增加行为
Super.method(self) #运行默认的行为,NOTE:self的使用
print ‘ending Super.method‘
直接调用超类方法是这里的重点。Sub类取代了Super的方法函数.但是，取代时，Sub又回调了Super所导出的版本，从而实现了默认的行为。也就是说：Sub.method只是扩展了Super.method的行为，而不是完全取代。
输出结果:
>>> x = Super() #造一个Super实例
>>> x.method() #调Super类中的method方法
Start Super.method
>>> x = Sub() #造一个Sub实例
>>> x.method() #调Sub类中的method,其中又回调了父类的方法
Start Sub.method
Start Super.method
Ending Super.method
【类接口技术】
扩展只是一种同超类接口的方式，下面示范了specialize.py文件定义了多个类，示范了一些常用的技巧
Super: 定义了一个method函数以及一个delegate函数
Inheritor: 没有提供任何新的变量名，因此会获得Super中定义的一切内容
Replacer: 用自己的版本来覆盖Super的method
Extender: 覆盖并回调默认的method，从而定制Super的method
Provider: 实现Super的delegate方法预期的action方法
#File: specialize.py
<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">class Super: def method(self): print 'in Super.method' def delegate(self): self.action() class Inheritor(Super): pass class Replacer(Super): def method(self): print 'in Replacer.method' class Extender(Super): def method(self): print 'starting Extender.method' Super.method(self) print 'ending Extender.method' class Provider(Super): def action(self): print 'in Provider.action' if __name__=='__main__': for klass in (Inheritor,Replacer,Extender): print '\n' + klass.__name__ + '...' klass().method() print '\nProvider...' x = Provider() x.delegate()</span>NOTE:
1. 末尾的自我测试代码在for循环中建立三个不同类的实例
2. 类也有特殊的__name__属性，就像模块。它默认类首行中的类名称的字符串
运行结果:
D:\>python specialize.py
Inheritor...
in Super.method
Provider...
in Provider.action
Replacer...
in Replacer.method
Provider...
in Provider.action
Extender...
starting Extender.method
in Super.method
ending Extender.method
Provider...
in Provider.action
【抽象超类】
上例中的Provider类中，当通过Provider实例调用delegate方法时，两个独立的继承搜索将会发生:
1. 在最初的x.delegate调用中，PYTHON会搜索Provider实例和它上层的对象，知道在Super中找到delegate的方法。实例x会像往常一样传递给这个方法的self参数
2. 在Super.delegate方法中,self.action会对self以及它上层的对象启动新的独立继承搜索。因为self指的是Provider实例，就会找到Provider子类中的action
这种填空式的代码结构一般就是OOP的软件框架。从delegate方法的角度来看，这个例子中的超类也称为抽象类--也就是类的部分行为默认是由其子类来实现。如果逾期的方法没有在子类中定义，当继承搜索失败时，PYTHON会引发未定义变量名的异常。一般会使用assert语句，使这种子类需要更为明显，或者引发内置的异常NotImplementedError:
<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">class Super: def method(self): print 'In Super.method' def delegate(self): self.action def action(self): assert 0, 'action must be defined!'</span>
【运算符重载】
. 运算符重载让类拦截常规的PYTHON运算
. 类可重载所有PYTHON表达式运算符
. 类可重载打印、函数调用、属性点号运算等运算
. 重载使类实例的行为像内置类型
. 重载是通过特殊名称的类方法实现的
简单例子
<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">class Number: def __init__(self,start): #on Number(start) self.data = http://www.mamicode.com/start>输出结果:>>> from number import Number #Fetch class from Module
>>> X = Number(5) #Number.__init__(X,5)
>>> Y = X -2 #Number.__sub__(X,2)
>>> Y.data #Y is new Number instance
3【常见的运算符重载】
【__getitem__拦截索引运算】
下面的类将返回索引值的平方
<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">class indexer: def __getitem__(self,index): return index ** 2</span>输出结果:<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">>>> X = indexer() >>> X[2] 4 >>> for i in range(5): ... print X[i], ... 0 1 4 9 16</span>【__getitem__和__iter__实现迭代】<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">class stepper: def __getitem__(self,i): return self.data[i] </span>输出结果:<span style="font-family:SimHei;font-size:14px;">>>> X = stepper() #X is a stepper object >>> X.data = http://www.mamicode.com/'spam'>其他的一些引用:>>> ‘p‘ in X
True
>>> [c for c in X]
[‘s‘, ‘p‘, ‘a‘, ‘m‘]
>>> map(None,X)
[‘s‘, ‘p‘, ‘a‘, ‘m‘]
>>> (a,b,c,d) = X
>>> a,c,d
(‘s‘, ‘a‘, ‘m‘)
>>> list(X);tuple(X);‘‘.join(X)
[‘s‘, ‘p‘, ‘a‘, ‘m‘]
(‘s‘, ‘p‘, ‘a‘, ‘m‘)
‘spam‘
>>> X
<number.stepper instance at 0x00000000025EE088>【__getattr__和__setattr__捕捉属性的引用】
__getattr__方法是拦截属性点号运算。当通过未定义属性名称和实例进行点号运算时，就会用属性名称为字符串调用这个方法。
__getattr__例子:
class empty:
def __getattr__(self,attrname):
if attrname == "age":
return 40
else:
raise AttributeError,attrname运行结果
>>> X = empty()
>>> X.age
40
>>> X.name
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "number.py", line 6, in __getattr__
raise AttributeError,attrname
AttributeError: name__setattr__例子:
class accesscontrol:
def __setattr__(self,attr,value):
if attr == ‘age‘:
self.__dict__[attr] = value
else:
raise AttributeError,attr + ‘not allowed‘运行结果:
>>> X = accesscontrol()
>>> X.age = 40
>>> X.age
40
>>> X.name = ‘bob‘
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "number.py", line 6, in __setattr__
raise AttributeError,attr + ‘not allowed‘
AttributeError: namenot allowed【__call__拦截调用】
当实例调用时，使用__call__方法。可以让实例的外观和用法类似于函数。
class Prod:
def __init__(self,value):
self.value = http://www.mamicode.com/value
def __call__(self,other):
return self.value * other>>> X = Prod(2)
>>> X(3)
6下面的例子也能提供类似功能:
class Prod:
def __init__(self,value):
self.value = http://www.mamicode.com/value
def comp(self,other):
return self.value * other>>> X = Prod(2)
>>> X.comp(3)
6当需要为函数的API编写接口时，__call__就变得很有用:这可以编写遵循所需要的函数来调用接口对象，同时又能保留状态信息。这是除了__init__构造方法以及__str__和__repr__显示格式外，第三个最常用的运算符重载方法了。
【__del__析构器】
每当实例产生时，就会调用__init__构造方法。
每当实例收回时，就会调用__del__析构方法来自动执行。
class Life:
def __init__(self,name=‘unknown‘):
print ‘Hello‘,name
self.name = name
def __del__(self):
print ‘Goodbye‘,self.name执行结果:
>>> name = Life(‘Jerry‘)
Hello Jerry
>>> name = ‘Alice‘
Goodbye Jerry基于某些原因，在PYTHON中，析构方法不像其他OOP语言那么常用。
原因之一: 因为PYTHON在实例收回时，会自动回收实例所拥有的的所有空间，对于空间管理来说是不需要析构方法的。
原因之二: 无法轻易地预测实例何时收回
【命名空间完整例子】
X = 11 def f(): print X def g(): X = 22 print X class C: X = 33 def m(self): X = 44 self.X = 55 if __name__=='__main__': print X f() g() print X obj = C() print obj.X obj.m() print obj.X print C.X这个程序5个不同位置的X是5个不同的变量X=11 #模块属性
X=22 #函数内的本地变量
X=33 #类属性
X=44 #方法中的本地变量
X=55 #实例属性
【命名空间字典】
类和实例都具有内置属性__dict__,看一个例子：
class super: def hello(self): self.data1 = 'spam' class sub(super): def hola(self): self.data2 = 'eggs'当造子类的实例时，该实例一开始会是空的命名空间字典，但是有链接会指向它的类，让继承搜索能顺着寻找。实例有个__class__属性链接到它的类
而类有个__bases__属性是一个元祖，其中包含了通往更高的超类的链接
>>> X = sub()
>>> X.__dict__
{}
>>> X.__class__
<class __main__.sub at 0x0000000002EA2588>
>>> sub.__bases__
(<class __main__.super at 0x0000000002EA2528>,)>>> super.__bases__
()当类为self属性赋值时，会填入实例对象。也就是说，属性会最后会位于实例的属性命名空间字典内，而不是类的。实例对象的命名空间保存了数据，会随实例的不同而不同，而self正是进入其命名空间的钩子.
>>> Y = sub()
>>> X.hello()
>>> X.__dict__
{‘data1‘: ‘spam‘}
>>> X.hola()
>>> X.__dict__
{‘data1‘: ‘spam‘, ‘data2‘: ‘eggs‘}
>>> Y = sub()
>>> X.hello()
>>> X.__dict__
{‘data1‘: ‘spam‘, ‘data2‘: ‘eggs‘}
>>> sub.__dict__
{‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘__doc__‘: None, ‘hola‘: <function hola at 0x0000000002EAB6D8>}
>>> super.__dict__
{‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘hello‘: <function hello at 0x0000000002EAB0B8>, ‘__doc__‘: None}
>>> sub.__dict__.keys();super.__dict__.keys()
[‘__module__‘, ‘__doc__‘, ‘hola‘]
[‘__module__‘, ‘hello‘, ‘__doc__‘]
>>> Y.__dict__
{}属性是PYTHON的字典键，因此有两种方式可以读取并对其进行赋值:
. 通过点号运算
. 通过键索引运算
>>> X.data1;X.__dict__[‘data1‘]
‘spam‘
‘spam‘
>>> X.data3 = ‘toast‘
>>> X.__dict__
{‘data1‘: ‘spam‘, ‘data3‘: ‘toast‘, ‘data2‘: ‘eggs‘}
>>> X.__dict__[‘data3‘] = ‘ham‘
>>> X.data3
‘ham‘其他的还有dir函数
>>> X.__dict__
{‘data1‘: ‘spam‘, ‘data3‘: ‘ham‘, ‘data2‘: ‘eggs‘}
>>> X.__dict__.keys()
[‘data1‘, ‘data3‘, ‘data2‘]
>>> dir(X)
[‘__doc__‘, ‘__module__‘, ‘data1‘, ‘data2‘, ‘data3‘, ‘hello‘, ‘hola‘]
>>> dir(sub)
[‘__doc__‘, ‘__module__‘, ‘hello‘, ‘hola‘]
>>> dir(super)
[‘__doc__‘, ‘__module__‘, ‘hello‘]【PYTHON和OOP】
PYTHON的OOP实现可以概括为三个概念:
继承: 继承是基于PYTHON中的属性查找的
多态: 在X.method方法中,method的意义取决于X的类型
封装: 方法和运算符实现行为，数据隐藏默认是一种惯例
【通过调用标志重载】
下面的方法不提倡:
class C:
def meth(self,x): ...
def meth(self,x,y,z): ...
下面的方法同样不提倡:
class C:
def meth(self,*args):
if len(args) == 1:
...
elif type(arg[0]) == int:
...
通常来讲，不应该这样做:而应该把程序代码写成预期的对象接口，而不是特定的数据类型。这样一来，不论现在还是以后，都可在更多的类型和应用中使用。
class C:
def method(self,x):
x.operation #假设x具有这种操作
【绑定方法】
绑定方法即带self.方法，结合实例和方法函数；
调用时候，不用刻意传入实例对象，因为原始实例依然可用.
【新式类】
class newStytle(object): ...
所有以object做为超类的类，称为新式类。和经典类几乎没什么区别。
PYTHON 3.0开始，所有的类都将试为超类.
【钻石继承例子】
由上述新式类衍生出来的经典例子:
>>> class A: attr = 1
>>> class B(A): pass
>>> class C(A): attr = 2
>>> class D(B,C): pass
>>> X = D()
>>> X.attr
1如果是经典类，搜索的路径是D-B-A, 然后才是C，搜索到A的属性后停止
>>> class A(object): attr = 1 #新式类
>>> class B(A): pass
>>> class C(A): attr = 2
>>> class D(B,C): pass
>>> X = D()
>>> X.attr2
如果是新式类，搜索的路径是D-B-C，然后才是A，搜索到C的属性后停止
Python 点滴 IV
