python 基础篇 类基础与继承

先来简单解释几个概念

• 类：一群有着相同属性和函数的对象的集合，这里对应 Python 的 class。
• 对象：集合中的一个事物，这里对应由 class 生成的某一个 object，比如代码中的 harry_potter_book。
• 属性：对象的某个静态特征，比如上述代码中的 title、author 和 __context。
  • 私有属性：是指不希望在类的函数之外的地方被访问和修改的属，以 __ （注意，此处有两个 _） 开头，就默认这个属性是私有属性。
• 函数或方法：对象的某个动态能力，比如代码中的 intercept_context () 函数

属性和方法分类

属性

• 类属性 （属于类，每个类一份）
• 实例属性 （属于对象，每个对象一份）

方法（按作用）

• 构造方法 __init__
• 析构函数 __del__
• 显示函数 __str__

方法（按类型）

• 类方法
• 实例方法
• 静态方法

简单示例

这里不区分公有属性和私有属性，公有属性和私有属性相对于类内和类外来说的。

class Document():
    # 类属性，又称静态属性
    # 类和对象都可以方便访问这些常量而不用重新构造
    # 类中使用 self.WELCOME_STR ，或者在类外使用 Entity.WELCOME_STR
    WELCOME_STR = 'Welcome! The context for this book is {}.'
    
    # 构造函数
    # 把要先初始化的属性放到这个函数里
    def __init__(self, title, author, context):
        print('init function called')
        
        # 实例属性
        # 调用：被对象调用
        # 
        self.title = title
        self.author = author
        self.__context = context
    
    # 类方法
    # 定义：用 @classmethod 装饰且第一个参数一般为 cls
    # 调用：可以被类或者对象调用
    # 变量范围：类方法只能访问类属性（静态属性），不能访问实例属性（动态属性）
    # 场景：使用在与类进行交互，但不和其 实例 进行交互的函数方法上
    # 例子：类函数最常用的功能是实现不同的 init 构造函数，比如上文代码中，我们使用 create_empty_book 类函数，来创造新的书籍对象
    @classmethod
    def create_empty_book(cls, title, author):
        return cls(title=title, author=author, context='nothing')
    
    # 实例方法，又叫普通方法
    # 定义：第一个参数 self 代表当前对象的引用，可以通过此函数
    # 调用：只能被对象调用
    # 场景：来实现想要的查询/修改类的属性等功能
    # 
    def get_context_length(self):
        # return len(self.__context)
        return len(self.WELCOME_STR)
    
    # 静态方法
    # 定义：用 @staticmethod 装饰的不带 self 参数的方法
    # 调用：可以被类或者对象调用
    # 场景：修饰的方法是放在类外的函数，我们为了方便将他移动到了类里面，它对类的运行无影响
    # 当使用了静态方法后，该函数下无法在调用类的变量和实例的变量。
    # 静态方法名义上归类管理，实际中在静态方法中无法访问类和实例中的任何属性。
    @staticmethod
    def get_welcome(context):
        return Document.WELCOME_STR.format(context)
    
    # 显示函数
    # str函数或者print函数--->obj.__str__()
    # repr或者交互式解释器--->obj.__repr__()
    # str函数或者print函数如果__str__没有被定义，那么就会使用__repr__来代替输出
    # str函数或者print函数如果__str__被定义，那么__repr__就不会执行
    # 注意：这俩方法的返回值必须是字符串，否则抛出异常
    def __str__(self):
        return "test class"
    
    # 析构函数
    # 可以用来释放内存空间
    # 比如关闭数据库的连接
    def __del__(self):
		pass

empty_book = Document.create_empty_book('What Every Man Thinks About Apart from Sex', 'Professor Sheridan Simove')

print(Document.WELCOME_STR)
print(empty_book.get_context_length())
print(empty_book.get_welcome('indeed nothing'))
print(empty_book.welcome)

doc = Document('a', 'b', 'c')
print(doc)

# 输出
# init function called
# Welcome! The context for this book is {}.
# 41
# Welcome! The context for this book is indeed nothing.
# Welcome! The context for this book is {}.
# init function called
# test class

继承

类的继承，顾名思义，指的是一个类既拥有另一个类的特征，也拥有不同于另一个类的独特特征。在这里的第一个类叫做子类，另一个叫做父类，特征其实就是类的属性和函数。

class Entity():
    def __init__(self, object_type):
        print('parent class init called')
        self.object_type = object_type
    
    def get_context_length(self):
        raise Exception('get_context_length not implemented')
    
    def print_title(self):
        print(self.title)

class Document(Entity):
    def __init__(self, title, author, context):
        print('Document class init called')
        Entity.__init__(self, 'document')
        self.title = title
        self.author = author
        self.__context = context
    
    def get_context_length(self):
        return len(self.__context)
    
class Video(Entity):
    def __init__(self, title, author, video_length):
        print('Video class init called')
        Entity.__init__(self, 'video')
        self.title = title
        self.author = author
        self.__video_length = video_length
    
    def get_context_length(self):
        return self.__video_length

harry_potter_book = Document('Harry Potter(Book)', 'J. K. Rowling', 'Forever Do not believe any thing is capable of thinking independently ...')
harry_potter_movie = Video('Harry Potter(Movie)', 'J. K. Rowling', 120)

print(harry_potter_book.object_type)
print(harry_potter_movie.object_type)

harry_potter_book.print_title()
harry_potter_movie.print_title()

print(harry_potter_book.get_context_length())
print(harry_potter_movie.get_context_length())

########## 输出 ##########

# Document class init called
# parent class init called
# Video class init called
# parent class init called
# document
# video
# Harry Potter(Book)
# Harry Potter(Movie)
# 77
# 120

在这段代码中，Document 和 Video 它们有相似的地方，都有相应的标题、作者和内容等属性。可以从中抽象出一个叫做 Entity 的类，来作为它俩的父类。

1. 需要注意的是构造函数。每个类都有构造函数，继承类在生成对象的时候，是不会自动调用父类的构造函数的，因此你必须在 init() 函数中显式调用父类的构造函数。它们的执行顺序是 子类的构造函数 -> 父类的构造函数。

2. 需要注意父类 get_context_length() 函数。如果使用 Entity 直接生成对象，调用 get_context_length() 函数，就会 raise error 中断程序的执行。这其实是一种很好的写法，叫做函数重写，可以使子类必须重新写一遍 get_context_length() 函数，来覆盖掉原有函数。

3. 注意到 print_title() 函数，这个函数定义在父类中，但是子类的对象可以毫无阻力地使用它来打印 title，这也就体现了继承的优势：减少重复的代码，降低系统的熵值（即复杂度）。