Python3 面向对象

面向对象技术简介

类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

方法：类中定义的函数。
类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
方法：类中定义的函数。
对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

语法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。

类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。类定义是这样:

class MyClass:
    i=123
    def fun(self):
        return 'handsome'

# 实例化类
x=MyClass()
# 访问类的属性和方法
print('MyClass类的属性 i 为：',x.i)
print('MyClass类的方法 fun输出为：',x.fun())

以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。

执行以上程序输出结果为：

MyClass类的属性 i 为： 123

MyClass类的方法 fun输出为： handsome

很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法（构造方法），像下面这样：

def __init__(self):
    print('hello')

类定义了 __init__() 方法的话，类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中，可以这样创建一个新的实例:

x = MyClass()

当然， __init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:

class Complex:
    m=1
    def __init__(self, real_part, imaginary_part):
        self.r = real_part
        self.i = imaginary_part
x = Complex(3.0, -2.1)
print(x.r,x.i)
print(x.m)
# 输出结果：
# 3.0 -4.5
# 1

self代表类的实例，而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t=Test()
t.prt()

以上实例执行结果为：

<__main__.Test object at 0x00000000021EA438>

从执行结果可以很明显的看出，self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。

self 不是 python 关键字，我们把他换成 run 也是可以正常执行的:

class Test:
    def prt(run):
        print(run)
        print(run.__class__)

t = Test()
t.prt()

以上实例执行结果为：

<__main__.Test object at 0x000000000283A320>

类的方法

在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

# 类定义
class people:
    # 定义基本属性
    name=''
    age=0
    # 定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight=0

    # 定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name=n
        self.age=a
        self.__weight=w
    def speak(self):
        print('%s 说：我 %d 岁，%d 斤。'%(self.name,self.age,self.__weight))

# 实例化类
p = people('Bob', 12, 90)
p.speak()
print(p.name)
print(p.age)

输出结果：

Bob 说：我 12 岁，90 斤。
Bob

继承

Python 同样支持类的继承，如果一种语言不支持继承，类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):

<statement-1>

. . .

<statement-N>

需要注意圆括号中基类的顺序，若是基类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索即方法在子类中未找到时，从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName（示例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

# 类定义
class people:
    # 定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    # 定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0

    # 定义构造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" % (self.name, self.age))

# 单继承示例
class student(people):
    grade=''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构造函数
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade=g

    # 覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级" % (self.name, self.age, self.grade))
        
s = student('ken', 10, 80, 3)
s.speak()

执行以上程序输出结果为：

ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级

多继承

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):

<statement-1>

. . .

<statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

# 类定义
class people:
    # 定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    # 定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0

    # 定义构造方法
    def __init__(self, n, a, w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" % (self.name, self.age))

# 单继承示例
class student(people):
    grade = ''

    def __init__(self, n, a, w, g):
        # 调用父类的构造函数
        people.__init__(self, n, a, w)
        self.grade = g

    # 覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级" % (self.name, self.age, self.grade))

# 另一个类，多重继承之前的准备
class speaker():
    topic=''
    name=''

    def __init__(self,n,t):
        self.name=n
        self.topic=t
    def speak(self):
        print("我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s" %(self.name,self.topic))

# 多重继承
# class sample(student,speaker):
class sample(speaker,student):
    a=''

    def __init__(self,n,a,w,g,t):
        student.__init__(self,n,a,w,g)
        speaker.__init__(self,n,t)

test = sample("Tim", 25, 80, 4, "Python")
test.speak()  # 方法名同，默认调用的是在括号中排前地父类的方法

执行以上程序输出结果为：

我叫 Tim，我是一个演说家，我演讲的主题是 Python

方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法，实例如下：

class Parent:  # 定义父类
    def myMethod(self):
        print('调用父类方法')

class Child(Parent):  # 定义子类
    def myMethod(self):
        print('调用子类方法')

c = Child()  # 子类实例
c.myMethod()  # 子类调用重写方法
super(Child, c).myMethod()  # 用子类对象调用父类已被覆盖的方法

super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

执行以上程序输出结果为：

调用子类方法

调用父类方法

类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类地内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的，也可以使用 this，但是最好还是按照约定是用 self。

类的私有方法

__private_method：两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用，不能在类地外部调用。self.__private_methods。

类的私有属性实例如下：

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0    # 公开变量
 
    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print (self.__secretCount)
 
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

执行以上程序输出结果为：

1
Traceback (most recent call last):
2
2
File "E:/python_code/.idea/test.py", line 291, in <module>
print(counter.__secretCount) # 报错，实例不能访问私有变量

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

类的私有方法实例如下：

class Site:
    def __init__(self, name, url):
        self.name = name  # public
        self.__url = url  # private

    def who(self):
        print('name  : ', self.name)
        print('url : ', self.__url)

    def __foo(self):  # 私有方法
        print('这是私有方法')

    def foo(self):  # 公共方法
        print('这是公共方法')
        self.__foo()

x = Site('python', 'www.baidu.com')
x.who()  # 正常输出
x.foo()  # 正常输出
x.__foo()  # 报错

以上实例执行结果：

name : python
url : www.baidu.com
这是公共方法
这是私有方法
Traceback (most recent call last):
File "E:/python_code/.idea/test.py", line 319, in <module>
x.__foo() # 报错

AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'

类的专有方法：

__init__ : 构造函数，在生成对象时调用
__del__ : 析构函数，释放对象时使用
__repr__ : 打印，转换
__setitem__ : 按照索引赋值
__getitem__: 按照索引获取值
__len__: 获得长度
__cmp__: 比较运算
__call__: 函数调用
__add__: 加运算
__sub__: 减运算
__mul__: 乘运算
__div__: 除运算
__mod__: 求余运算
__pow__: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载，我们可以对类的专有方法进行重载，实例如下：

class people:
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age

    def __str__(self):
        return '这个人的名字是%s,已经有%d岁了！'%(self.name,self.age)

a=people('张三丰',100)
print(a)

输出：

这个人的名字是张三丰,已经有100岁了！

Python3 错误和异常

Python有两种错误很容易辨认：语法错误和异常。

语法错误

Python 的语法错误或者称之为解析错，是初学者经常碰到的，如下实例

 
   >>> 
   while 
     
   True 
     
   print 
   ( 
   ' 
   Hello world 
   ' 
   ) 
     
  
 
     
   File 
     
   " 
   <stdin> 
   " 
   ,  
   line 
     
   1 
   ,  
   in 
    ? 
  
 
     
   while 
     
   True 
     
   print 
   ( 
   ' 
   Hello world 
   ' 
   ) 
      
  
 
    ^ 
  
 
   SyntaxError 
   :  
   invalid 
     
   syntax 
  

这个例子中，函数 print() 被检查到有错误，是它前面缺少了一个冒号（:）。

语法分析器指出了出错的一行，并且在最先找到的错误的位置标记了一个小小的箭头。

异常

即便Python程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误。运行期检测到的错误被称为异常。

大多数的异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式展现在这里:

 
   >>> 
   10 
    *  
   ( 
   1 
   / 
   0 
   ) 
  
 
    
   Traceback 
     
   ( 
   most 
     
   recent 
     
   call 
     
   last 
   ) 
   : 
  
 
     
   File 
     
   " 
   <stdin> 
   " 
   ,  
   line 
     
   1 
   ,  
   in 
    ? 
  
 
   ZeroDivisionError 
   :  
   division 
     
   by 
     
   zero 
  
 
   >>>  
   4 
    +  
   spam 
   * 
   3 
  
 
    
   Traceback 
     
   ( 
   most 
     
   recent 
     
   call 
     
   last 
   ) 
   : 
  
 
     
   File 
     
   " 
   <stdin> 
   " 
   ,  
   line 
     
   1 
   ,  
   in 
    ? 
  
 
   NameError 
   :  
   name 
     
   ' 
   spam 
   ' 
     
   is 
     
   not 
     
   defined 
  
 
   >>>  
   ' 
   2 
   ' 
    +  
   2 
  
 
    
   Traceback 
     
   ( 
   most 
     
   recent 
     
   call 
     
   last 
   ) 
   : 
  
 
     
   File 
     
   " 
   <stdin> 
   " 
   ,  
   line 
     
   1 
   ,  
   in 
    ? 
  
 
   TypeError 
   :  
   Can 
   ' 
   t convert  
   ' 
   int 
   ' 
    object to str implicitly 
  

异常以不同的类型出现，这些类型都作为信息的一部分打印出来: 例子中的类型有 ZeroDivisionError，NameError 和 TypeError。

错误信息的前面部分显示了异常发生的上下文，并以调用栈的形式显示具体信息。

异常处理

Python中使用try except 语句来捕获并处理异常。

def div(a,b):
  try:
   return a/b
  except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为0")

div(3,0)

输出结果：

除数不能为0

try语句按照如下方式工作；

首先，执行try子句（在关键字try和关键字except之间的语句）
如果没有异常发生，忽略except子句，try子句执行后结束。
如果在执行try子句的过程中发生了异常，那么try子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和 except 之后的名称相符，那么对应的except子句将被执行。最后执行 try 语句之后的代码。
如果一个异常没有与任何的except匹配，那么这个异常将会传递给上层的try中。

一个 try 语句可能包含多个except子句，分别来处理不同的特定的异常。最多只有一个分支会被执行。

处理程序将只针对对应的try子句中的异常进行处理，而不是其他的 try 的处理程序中的异常。

一个except子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组，例如:

 
   except 
     
   ( 
   RuntimeError 
   ,  
   TypeError 
   ,  
   NameError 
   ) 
   : 
  
 
     
   pass 
  

最后一个except子句可以忽略异常的名称，它将被当作通配符使用。你可以使用这种方法打印一个错误信息，然后再次把异常抛出。

try except 语句还有一个可选的else子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的except子句之后。这个子句将在try子句没有发生任何异常的时候执行。例如:

def div(a,b):
  try:
    a/b
  except ZeroDivisionError as Zero:
    print("除数不能为0",Zero)
  else:
    print("没有捕获到异常")
      
div(3,4)

输出：

没有捕获到异常

使用 else 子句比把所有的语句都放在 try 子句里面要好，这样可以避免一些意想不到的、而except又没有捕获的异常。

异常处理并不仅仅处理那些直接发生在try子句中的异常，而且还能处理子句中调用的函数（甚至间接调用的函数）里抛出的异常。例如:

def this_fails():
  x = 1 / 0
  try:
    this_fails()
  except ZeroDivisionError as err:
    print('捕获到异常:', err)

Python 使用raise 语句抛出一个指定的异常。raise唯一的一个参数指定了要被抛出的异常。它必须是一个异常的实例或者是异常的类（也就是Exception 的子类）。如果你只想知道这是否抛出了一个异常，并不想去处理它，那么一个简单的raise语句就可以再次把它抛出。

try:
  raise NameError('HiThere')
except NameError:
  print('一个异常被抛出啦!')
  # raise

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python基础五：面向对象编程和异常处理

面向对象技术简介

类定义

类对象

self代表类的实例，而非类

类的方法

继承

多继承

方法重写

类属性与方法

类的私有属性

类的方法

类的私有方法

类的专有方法：

运算符重载

Python3 错误和异常

语法错误

异常

异常处理

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