全面深入理解 Python 面向物件

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來源：武沛齊    連結：

http://www.cnblogs.com/wupeiqi/  

本篇將詳細介紹Python 類的成員、成員修飾符、類的特殊成員。

類的成員

類的成員可以分為三大類：欄位、方法和屬性

註：所有成員中，只有普通欄位的內容儲存物件中，即：根據此類建立了多少物件，在記憶體中就有多少個普通欄位。而其他的成員，則都是儲存在類中，即：無論物件的多少，在記憶體中只建立一份。

一、欄位

欄位包括：普通欄位和靜態欄位，他們在定義和使用中有所區別，而最本質的區別是記憶體中儲存的位置不同，

• 普通欄位屬於物件

• 靜態欄位屬於類

class Province:

    # 靜態欄位
    country ＝ '中國'

    def __init__(self, name):
        # 普通欄位
        self.name = name

# 直接訪問普通欄位
obj = Province('河北省')
print obj.name

# 直接訪問靜態欄位
Province.country

由上述程式碼可以看出【普通欄位需要透過物件來訪問】【靜態欄位透過類訪問】，在使用上可以看出普通欄位和靜態欄位的歸屬是不同的。其在內容的儲存方式類似如下圖：

由上圖可是：

• 靜態欄位在記憶體中只儲存一份

• 普通欄位在每個物件中都要儲存一份

應用場景： 透過類建立物件時，如果每個物件都具有相同的欄位，那麼就使用靜態欄位

二、方法

方法包括：普通方法、靜態方法和類方法，三種方法在記憶體中都歸屬於類，區別在於呼叫方式不同。

• 普通方法：由物件呼叫；至少一個self引數；執行普通方法時，自動將呼叫該方法的物件賦值給self；

• 類方法：由類呼叫； 至少一個cls引數；執行類方法時，自動將呼叫該方法的類複製給cls；

• 靜態方法：由類呼叫；無預設引數；

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def ord_func(self):
        """ 定義普通方法，至少有一個self引數 """
        # print self.name
        print '普通方法'

    @classmethod
    def class_func(cls):
        """ 定義類方法，至少有一個cls引數 """
        print '類方法'

    @staticmethod
    def static_func():
        """ 定義靜態方法 ，無預設引數"""
        print '靜態方法'

# 呼叫普通方法
f = Foo()
f.ord_func()

# 呼叫類方法
Foo.class_func()

# 呼叫靜態方法
Foo.static_func()

相同點：對於所有的方法而言，均屬於類（非物件）中，所以，在記憶體中也只儲存一份。

不同點：方法呼叫者不同、呼叫方法時自動傳入的引數不同。

三、屬性　　

如果你已經瞭解Python類中的方法，那麼屬性就非常簡單了，因為Python中的屬性其實是普通方法的變種。

對於屬性，有以下兩個知識點：

• 屬性的基本使用

• 屬性的兩種定義方式

1、屬性的基本使用

# ############### 定義 ###############
class Foo:

    def func(self):
        pass

    # 定義屬性
    @property
    def prop(self):
        pass
# ############### 呼叫 ###############
foo_obj = Foo()

foo_obj.func()
foo_obj.prop   #呼叫屬性

由屬性的定義和呼叫要註意一下幾點：

• 定義時，在普通方法的基礎上新增 @property 裝飾器；

• 定義時，屬性僅有一個self引數

• 呼叫時，無需括號

           方法：foo_obj.func()
           屬性：foo_obj.prop

註意：屬性存在意義是：訪問屬性時可以製造出和訪問欄位完全相同的假象

        屬性由方法變種而來，如果Python中沒有屬性，方法完全可以代替其功能。

實體：對於主機串列頁面，每次請求不可能把資料庫中的所有內容都顯示到頁面上，而是透過分頁的功能區域性顯示，所以在向資料庫中請求資料時就要顯示的指定獲取從第m條到第n條的所有資料（即：limit m,n），這個分頁的功能包括：

• 根據使用者請求的當前頁和總資料條數計算出 m 和 n

• 根據m 和 n 去資料庫中請求資料 

# ############### 定義 ###############
class Pager:

    def __init__(self, current_page):
        # 使用者當前請求的頁碼（第一頁、第二頁...）
        self.current_page = current_page
        # 每頁預設顯示10條資料
        self.per_items = 10 

    @property
    def start(self):
        val = (self.current_page - 1) * self.per_items
        return val

    @property
    def end(self):
        val = self.current_page * self.per_items
        return val

# ############### 呼叫 ###############

p = Pager(1)
p.start 就是起始值，即：m
p.end   就是結束值，即：n

從上述可見，Python的屬性的功能是：屬性內部進行一系列的邏輯計算，最終將計算結果傳回。

2、屬性的兩種定義方式

屬性的定義有兩種方式：

• 裝飾器 即：在方法上應用裝飾器

• 靜態欄位 即：在類中定義值為property物件的靜態欄位

裝飾器方式：在類的普通方法上應用@property裝飾器

我們知道Python中的類有經典類和新式類，新式類的屬性比經典類的屬性豐富。（ 如果類繼object，那麼該類是新式類 ）
經典類，具有一種@property裝飾器（如上一步實體）

# ############### 定義 ###############    
class Goods:

    @property
    def price(self):
        return "wupeiqi"
# ############### 呼叫 ###############
obj = Goods()
result = obj.price  # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的傳回值

新式類，具有三種@property裝飾器

# ############### 定義 ###############
class Goods(object):

    @property
    def price(self):
        print '@property'

    @price.setter
    def price(self, value):
        print '@price.setter'

    @price.deleter
    def price(self):
        print '@price.deleter'

# ############### 呼叫 ###############
obj = Goods()

obj.price          # 自動執行 @property 修飾的 price 方法，並獲取方法的傳回值

obj.price = 123    # 自動執行 @price.setter 修飾的 price 方法，並將  123 賦值給方法的引數

del obj.price      # 自動執行 @price.deleter 修飾的 price 方法

註：經典類中的屬性只有一種訪問方式，其對應被 @property 修飾的方法
      新式類中的屬性有三種訪問方式，並分別對應了三個被@property、@方法名.setter、@方法名.deleter修飾的方法

由於新式類中具有三種訪問方式，我們可以根據他們幾個屬性的訪問特點，分別將三個方法定義為對同一個屬性：獲取、修改、刪除

class Goods(object):

    def __init__(self):
        # 原價
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 實際價格 = 原價 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value

    @price.deltter
    def price(self, value):
        del self.original_price

obj = Goods()
obj.price         # 獲取商品價格
obj.price = 200   # 修改商品原價
del obj.price     # 刪除商品原價

靜態欄位方式，建立值為property物件的靜態欄位

當使用靜態欄位的方式建立屬性時，經典類和新式類無區別

class Foo:

    def get_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    BAR = property(get_bar)

obj = Foo()
reuslt = obj.BAR        # 自動呼叫get_bar方法，並獲取方法的傳回值
print reuslt

property的構造方法中有個四個引數

• 第一個引數是方法名，呼叫 物件.屬性 時自動觸發執行方法

• 第二個引數是方法名，呼叫 物件.屬性 ＝ XXX 時自動觸發執行方法

• 第三個引數是方法名，呼叫 del 物件.屬性 時自動觸發執行方法

• 第四個引數是字串，呼叫 物件.屬性.__doc__ ，此引數是該屬性的描述資訊

class Foo:
    def get_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    # *必須兩個引數
    def set_bar(self, value): 
        return return 'set value' + value

    def del_bar(self):
        return 'wupeiqi'

    BAR ＝ property(get_bar, set_bar, del_bar, 'description...')

obj = Foo()

obj.BAR              # 自動呼叫第一個引數中定義的方法：get_bar
obj.BAR = "alex"     # 自動呼叫第二個引數中定義的方法：set_bar方法，並將“alex”當作引數傳入
del Foo.BAR          # 自動呼叫第三個引數中定義的方法：del_bar方法
obj.BAE.__doc__      # 自動獲取第四個引數中設定的值：description...

 由於靜態欄位方式建立屬性具有三種訪問方式，我們可以根據他們幾個屬性的訪問特點，分別將三個方法定義為對同一個屬性：獲取、修改、刪除

class Goods(object):

    def __init__(self):
        # 原價
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    def get_price(self):
        # 實際價格 = 原價 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    def set_price(self, value):
        self.original_price = value

    def del_price(self, value):
        del self.original_price

    PRICE = property(get_price, set_price, del_price, '價格屬性描述...')

obj = Goods()
obj.PRICE         # 獲取商品價格
obj.PRICE = 200   # 修改商品原價
del obj.PRICE     # 刪除商品原價

 註意：Python WEB框架 Django 的檢視中 request.POST 就是使用的靜態欄位的方式建立的屬性

class WSGIRequest(http.HttpRequest):
    def __init__(self, environ):
        script_name = get_script_name(environ)
        path_info = get_path_info(environ)
        if not path_info:
            # Sometimes PATH_INFO exists, but is empty (e.g. accessing
            # the SCRIPT_NAME URL without a trailing slash). We really need to
            # operate as if they'd requested '/'. Not amazingly nice to force
            # the path like this, but should be harmless.
            path_info = '/'
        self.environ = environ
        self.path_info = path_info
        self.path = '%s/%s' % (script_name.rstrip('/'), path_info.lstrip('/'))
        self.META = environ
        self.META['PATH_INFO'] = path_info
        self.META['SCRIPT_NAME'] = script_name
        self.method = environ['REQUEST_METHOD'].upper()
        _, content_params = cgi.parse_essay-header(environ.get('CONTENT_TYPE', ''))
        if 'charset' in content_params:
            try:
                codecs.lookup(content_params['charset'])
            except LookupError:
                pass
            else:
                self.encoding = content_params['charset']
        self._post_parse_error = False
        try:
            content_length = int(environ.get('CONTENT_LENGTH'))
        except (ValueError, TypeError):
            content_length = 0
        self._stream = LimitedStream(self.environ['wsgi.input'], content_length)
        self._read_started = False
        self.resolver_match = None

    def _get_scheme(self):
        return self.environ.get('wsgi.url_scheme')

    def _get_request(self):
        warnings.warn('`request.REQUEST` is deprecated, use `request.GET` or '
                      '`request.POST` instead.', RemovedInDjango19Warning, 2)
        if not hasattr(self, '_request'):
            self._request = datastructures.MergeDict(self.POST, self.GET)
        return self._request

    @cached_property
    def GET(self):
        # The WSGI spec says 'QUERY_STRING' may be absent.
        raw_query_string = get_bytes_from_wsgi(self.environ, 'QUERY_STRING', '')
        return http.QueryDict(raw_query_string, encoding=self._encoding)

    # ############### 看這裡看這裡  ###############
    def _get_post(self):
        if not hasattr(self, '_post'):
            self._load_post_and_files()
        return self._post

    # ############### 看這裡看這裡  ###############
    def _set_post(self, post):
        self._post = post

    @cached_property
    def COOKIES(self):
        raw_cookie = get_str_from_wsgi(self.environ, 'HTTP_COOKIE', '')
        return http.parse_cookie(raw_cookie)

    def _get_files(self):
        if not hasattr(self, '_files'):
            self._load_post_and_files()
        return self._files

    # ############### 看這裡看這裡  ###############
    POST = property(_get_post, _set_post)

    FILES = property(_get_files)
    REQUEST = property(_get_request)

所以，定義屬性共有兩種方式，分別是【裝飾器】和【靜態欄位】，而【裝飾器】方式針對經典類和新式類又有所不同。

類成員的修飾符

類的所有成員在上一步驟中已經做了詳細的介紹，對於每一個類的成員而言都有兩種形式：

• 公有成員，在任何地方都能訪問

• 私有成員，只有在類的內部才能方法

私有成員和公有成員的定義不同：私有成員命名時，前兩個字元是下劃線。（特殊成員除外，例如：__init__、__call__、__dict__等）

class C:

    def __init__(self):
        self.name = '公有欄位'
        self.__foo = "私有欄位"

私有成員和公有成員的訪問限制不同：

靜態欄位

• 公有靜態欄位：類可以訪問；類內部可以訪問；派生類中可以訪問

• 私有靜態欄位：僅類內部可以訪問；

class C:

    name = "公有靜態欄位"

    def func(self):
        print C.name

class D(C):

    def show(self):
        print C.name

C.name         # 類訪問

obj = C()
obj.func()     # 類內部可以訪問

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生類中可以訪問

class C:

    __name = "公有靜態欄位"

    def func(self):
        print C.__name

class D(C):

    def show(self):
        print C.__name

C.__name       # 類訪問            ==> 錯誤

obj = C()
obj.func()     # 類內部可以訪問     ==> 正確

obj_son = D()
obj_son.show() # 派生類中可以訪問   ==> 錯誤

普通欄位

• 公有普通欄位：物件可以訪問；類內部可以訪問；派生類中可以訪問

• 私有普通欄位：僅類內部可以訪問；

ps：如果想要強制訪問私有欄位，可以透過 【物件._類名__私有欄位明 】訪問（如：obj._C__foo），不建議強制訪問私有成員。

class C:

    def __init__(self):
        self.foo = "公有欄位"

    def func(self):
        print self.foo 　#　類內部訪問

class D(C):

    def show(self):
        print self.foo　＃　派生類中訪問

obj = C()

obj.foo     # 透過物件訪問
obj.func()  # 類內部訪問

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生類中訪問

class C:

    def __init__(self):
        self.__foo = "私有欄位"

    def func(self):
        print self.foo 　#　類內部訪問

class D(C):

    def show(self):
        print self.foo　＃　派生類中訪問

obj = C()

obj.__foo     # 透過物件訪問    ==> 錯誤
obj.func()  # 類內部訪問        ==> 正確

obj_son = D();
obj_son.show()  # 派生類中訪問  ==> 錯誤

方法、屬性的訪問於上述方式相似，即：私有成員只能在類內部使用

ps：非要訪問私有屬性的話，可以透過 物件._類__屬性名

類的特殊成員

上文介紹了Python的類成員以及成員修飾符，從而瞭解到類中有欄位、方法和屬性三大類成員，並且成員名前如果有兩個下劃線，則表示該成員是私有成員，私有成員只能由類內部呼叫。無論人或事物往往都有不按套路出牌的情況，Python的類成員也是如此，存在著一些具有特殊含義的成員，詳情如下：

1. __doc__

　　表示類的描述資訊

class Foo:
    """ 描述類資訊，這是用於看片的神奇 """

    def func(self):
        pass

print Foo.__doc__
#輸出：類的描述資訊

2. __module__ 和  __class__ 

　　__module__ 表示當前操作的物件在那個模組

　　__class__     表示當前操作的物件的類是什麼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class C:

    def __init__(self):
        self.name = 'wupeiqi'

from lib.aa import C

obj = C()
print obj.__module__  # 輸出 lib.aa，即：輸出模組
print obj.__class__      # 輸出 lib.aa.C，即：輸出類

3. __init__

　　構造方法，透過類建立物件時，自動觸發執行。

class Foo:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 18

obj = Foo('wupeiqi') # 自動執行類中的 __init__ 方法

4. __del__

　　析構方法，當物件在記憶體中被釋放時，自動觸發執行。

註：此方法一般無須定義，因為Python是一門高階語言，程式員在使用時無需關心記憶體的分配和釋放，因為此工作都是交給Python直譯器來執行，所以，解構式的呼叫是由直譯器在進行垃圾回收時自動觸發執行的。

class Foo:

    def __del__(self):
        pass

5. __call__

　　物件後面加括號，觸發執行。

註：構造方法的執行是由建立物件觸發的，即：物件 = 類名() ；而對於 __call__ 方法的執行是由物件後加括號觸發的，即：物件() 或者 類()()

class Foo:

    def __init__(self):
        pass

    def __call__(self, *args, **kwargs):

        print '__call__'

obj = Foo() # 執行 __init__
obj()       # 執行 __call__

6. __dict__

　　類或物件中的所有成員

上文中我們知道：類的普通欄位屬於物件；類中的靜態欄位和方法等屬於類，即：

class Province:

    country = 'China'

    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count

    def func(self, *args, **kwargs):
        print 'func'

# 獲取類的成員，即：靜態欄位、方法、
print Province.__dict__
# 輸出：{'country': 'China', '__module__': '__main__', 'func': , '__init__': , '__doc__': None}

obj1 = Province('HeBei',10000)
print obj1.__dict__
# 獲取 物件obj1 的成員
# 輸出：{'count': 10000, 'name': 'HeBei'}

obj2 = Province('HeNan', 3888)
print obj2.__dict__
# 獲取 物件obj1 的成員
# 輸出：{'count': 3888, 'name': 'HeNan'}

 7. __str__

　　如果一個類中定義了__str__方法，那麼在列印 物件 時，預設輸出該方法的傳回值。

class Foo:

    def __str__(self):
        return 'wupeiqi'

obj = Foo()
print obj
# 輸出：wupeiqi

8、__getitem__、__setitem__、__delitem__

用於索引操作，如字典。以上分別表示獲取、設定、刪除資料

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getitem__(self, key):
        print '__getitem__',key

    def __setitem__(self, key, value):
        print '__setitem__',key,value

    def __delitem__(self, key):
        print '__delitem__',key


obj = Foo()

result = obj['k1']      # 自動觸發執行 __getitem__
obj['k2'] = 'wupeiqi'   # 自動觸發執行 __setitem__
del obj['k1']           # 自動觸發執行 __delitem__

9、__getslice__、__setslice__、__delslice__

 該三個方法用於分片操作，如：串列

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __getslice__(self, i, j):
        print '__getslice__',i,j

    def __setslice__(self, i, j, sequence):
        print '__setslice__',i,j

    def __delslice__(self, i, j):
        print '__delslice__',i,j

obj = Foo()

obj[-1:1]                   # 自動觸發執行 __getslice__
obj[0:1] = [11,22,33,44]    # 自動觸發執行 __setslice__
del obj[0:2]                # 自動觸發執行 __delslice__

10. __iter__ 

用於迭代器，之所以串列、字典、元組可以進行for迴圈，是因為型別內部定義了 __iter__

第一步

class Foo(object):
    pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print i

# 報錯：TypeError: 'Foo' object is not iterable

第二步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __iter__(self):
        pass

obj = Foo()

for i in obj:
    print i

# 報錯：TypeError: iter() returned non-iterator of type 'NoneType'

第三步

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

class Foo(object):

    def __init__(self, sq):
        self.sq = sq

    def __iter__(self):
        return iter(self.sq)

obj = Foo([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

以上步驟可以看出，for迴圈迭代的其實是  iter([11,22,33,44]) ，所以執行流程可以變更為：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33,44])

for i in obj:
    print i

For迴圈語法內部

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

obj = iter([11,22,33,44])

while True:
    val = obj.next()
    print val

11. __new__ 和 __metaclass__

閱讀以下程式碼：

class Foo(object):

    def __init__(self):
        pass

obj = Foo()   # obj是透過Foo類實體化的物件

上述程式碼中，obj 是透過 Foo 類實體化的物件，其實，不僅 obj 是一個物件，Foo類本身也是一個物件，因為在Python中一切事物都是物件。

如果按照一切事物都是物件的理論：obj物件是透過執行Foo類的構造方法建立，那麼Foo類物件應該也是透過執行某個類的 構造方法 建立。

print type(obj) # 輸出：     表示，obj 物件由Foo類建立
print type(Foo) # 輸出：              表示，Foo類物件由 type 類建立

所以，obj物件是Foo類的一個實體，Foo類物件是 type 類的一個實體，即：Foo類物件 是透過type類的構造方法建立。

那麼，建立類就可以有兩種方式：

a). 普通方式

class Foo(object):

    def func(self):
        print 'hello wupeiqi'

b).特殊方式（type類的建構式）

def func(self):
    print 'hello wupeiqi'

Foo = type('Foo',(object,), {'func': func})
#type第一個引數：類名
#type第二個引數：當前類的基類
#type第三個引數：類的成員

＝＝》 類 是由 type 類實體化產生

那麼問題來了，類預設是由 type 類實體化產生，type類中如何實現的建立類？類又是如何建立物件？

答：類中有一個屬性 __metaclass__，其用來表示該類由 誰 來實體化建立，所以，我們可以為 __metaclass__ 設定一個type類的派生類，從而檢視 類 建立的過程。

class MyType(type):

    def __init__(self, what, bases=None, dict=None):
        super(MyType, self).__init__(what, bases, dict)

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        obj = self.__new__(self, *args, **kwargs)

        self.__init__(obj)

class Foo(object):

    __metaclass__ = MyType

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs)

# 第一階段：直譯器從上到下執行程式碼建立Foo類
# 第二階段：透過Foo類建立obj物件
obj = Foo()

以上就是面向物件進階篇的所有內容，歡迎拍磚…

（完）

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