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‎Python中的类详解.md‎

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11
# Python中的类详解
2+
## python的类与面向对象：
3+
4+
### 面向对象编程(OOP)
5+
程序 = 指令 + 数据
6+
代码可以选择以指令为核心或以数据为核心进行编写；
7+
两种泛型：
8+
以指令为中心：围绕"正在发生什么"进行编写；
9+
面向过程编程：程序具有一系列线性步骤；主体思想是代码作用于数据；
10+
以数据为核心：围绕"将影响谁"进行编写；
11+
面向对象编程(OOP):围绕数据及为数据严格定义的接口来组织程序，用数据控制对代码的访问；
12+
### 面向对象编程的核心概念：
13+
所有编程语言的最终目的都是提供一种抽象方法：
14+
在机器模型("解空间"或"方案空间")与实际解决的问题模型("问题空间")之间，程序员必须建立一种联系；
15+
面向过程： 程序 = 算法 +　数据结构；
16+
面向对象： 将问题空间中的元素以及它们在解空间中的表示物抽象为对象，并允许通过问题来描述问题而不是方案。
17+
可以把实例想象成一种新型变量，它保存着数据，但可以对自身的数据执行操作。
18+
```python
19+
In [1]: l1 = [1,2,3] # 实例不仅包含数据本身，还包含能对数据施加的操作；
20+
21+
In [2]: l1.pop()
22+
Out[2]: 3
23+
24+
In [3]: print(l1)
25+
[1, 2]
26+
```
27+
28+
类型由状态集合(数据)和转换这些状态的操作集合组成；
29+
类抽象：
30+
类：定义了被多个同一类型对象共享的结构和行为(数据和代码)
31+
类的数据和代码：即类的成员
32+
数据：成员变量或实例变量；
33+
成员方法：简称为方法，是操作数据的代码，用于定义如何使用成员变量；因此一个类的行为和接口是通过方法来定义的。
34+
方法和变量：
35+
私有：内部使用；
36+
公共：外部可见；
37+
38+
类未被实例化时，是不能对其执行操作的；
39+
40+
### 面向对象的程序设计方法：
41+
- 所有的东西都是对象；
42+
- 程序是一大堆对象的组合；
43+
通过消息传递，各对象知道自己该做什么；
44+
消息：即调用请求，它调用的是从属于目标对象的一个方法；
45+
- 每个对象都有自己的存储空间，并可容纳其它对象；
46+
通过封装现有类，可以制作成新型类；
47+
- 每个对象都属于某一类型：
48+
类型，也即类；
49+
对象是类的实例；
50+
类的一个重要特性为"能发什么样的消息给它"
51+
- 同一个类的所有对象都能接收相同的消息；
52+
```python
53+
In [5]: s1 = 'abcd'
54+
55+
In [6]: s1.pop() # 因为实例化对象s1并不支持pop这样的消息(方法)
56+
---------------------------------------------------------------------------
57+
AttributeError Traceback (most recent call last)
58+
<ipython-input-6-da63ff21a00b> in <module>()
59+
----> 1 s1.pop()
60+
61+
AttributeError: 'str' object has no attribute 'pop'
62+
```
63+
64+
### 对象的接口：
65+
定义一个类后，可以根据需要实例化多个对象；
66+
如何利用对象完成真正有用的工作？
67+
必须有一种方法能向对象发出请求，令其做一些事情；
68+
每个对象仅能接受特定的需求；
69+
能像对象发送的请求由其"接口"进行定义；
70+
对象的"类型"或"类"则规定了它的接口形式；
71+
72+
例如：
73+
```
74+
类型名： Light
75+
接口：
76+
on()
77+
off()
78+
brighten()
79+
dim()
80+
```
81+
82+
类：将同一种物事的共同特性抽象出来的表现；
83+
状态和转换这些状态的操作；
84+
数据：(在类被实例化时传递给类)
85+
变量：就是类属性
86+
方法：
87+
函数；操作变量引用的数据的代码；
88+
89+
绑定方法：只能通过实例来调用；
90+
91+
92+
### 类间关系：
93+
- 依赖("uses-a")
94+
一个类的方法操作另一个类的对象；
95+
- 聚合("has-a")
96+
类A的对象包含类B的对象；
97+
- 继承("is-a")
98+
描述特殊与一般关系；只要能被父类接受的操作，子类一定能接受；
99+
100+
### 面向对象编程的元组：
101+
102+
面向对象的模型机制有3个原则：封装、继承及多态；
103+
104+
#### 封装(Encapsulation)
105+
隐藏实现方案细节；
106+
将代码及其处理的数据绑定在一起的一种编程机制，用于保证程序和数据不受外部干扰且不会被误用；
107+
108+
#### 继承(Inheritance)
109+
一个对象获得另一个对象属性的过程；用于实现按曾分类的概念；
110+
一个深度继承的子类继承了类层次中它的每个祖先的所有属性；
111+
超类、基类、父类
112+
子类、派生类；
113+
114+
#### 多态性(Polymorphism)
115+
允许一个接口被多个通用的类动作使用的特性，具体使用哪个动作与应用场合相关；
116+
"一个接口，多个方法"
117+
用于为一组相关的动作设计一个通用的接口，以降低程序复杂性；
118+
```python
119+
In [7]: def plus(x,y):
120+
...: print(x+y)
121+
...:
122+
123+
In [8]: plus(1,3)
124+
4
125+
126+
In [9]: plus('a','b')
127+
ab
128+
129+
In [10]: plus([1,2,3],['a','b','c'])
130+
[1, 2, 3, 'a', 'b', 'c']
131+
```
132+
133+
### python类和实例：
134+
类是一种数据结构，可用于创建实例；
135+
一般情况下，类封装类数据和可用于该数据的方法；
136+
python类是一个可调用对象，即类对象；
137+
python2.2之后，类是一种自定义类型，而实例则是声明某个自定义类型的变量；
138+
139+
实例初始化：
140+
通过调用类来创建实例；
141+
instance = ClassName(args...)
142+
类在实例化时可以使用__init__ 和 __del__两个特殊的方法；
143+
144+
class class_name 会在内存中生成一个class_name的对象，其后的语句在实例化时执行；类中的函数也是在调用实例的方法时执行；
145+
146+
### Python中创建类：
147+
Python使用class关键字创建类，语法格式如下：
148+
class ClassName(bases):
149+
'class document string'
150+
class_suite
151+
152+
超类是一个或多个用于继承的父类的集合；
153+
类体可以包含：声明语句、类成员变定义、数据属性、方法
154+
155+
注意：
156+
如果不存在继承关系，ClassName后面的"(bases)"可以不提供；
157+
类文档为可选；
158+
159+
class语句的一般形式：
160+
```python
161+
class ClassName(bases):
162+
data = value # 定义数据属性；类属性；
163+
def method(self,...): # 定义方法属性；
164+
self.member = value # 定义实例属性；
165+
166+
# 类中的方法定义：第一个参数必须是self。
167+
```
168+
169+
类名：所有单词的首字母大写；
170+
171+
例子：
172+
在python中，class语句类似def，是可执行代码；直到运行class语句后类才会存在：
173+
![class_define](/images/class_define.png)
174+
175+
class语句内，任何赋值语句都会创建类属性；
176+
每个实例对象都会继承类的属性并会的自己的名称空间；
177+
178+
```python
179+
In [1]: class FirstClass():
180+
...: data = 'hello class'
181+
...: def printData(self):
182+
...: print(self.data)
183+
...:
184+
185+
In [2]: ins1 = FirstClass()
186+
187+
In [3]: ins1.data
188+
Out[3]: 'hello class'
189+
190+
In [4]: ins1.printData()
191+
hello class
192+
```
193+
194+
```python
195+
In [5]: class SecClass():
196+
...: data = 'hello SecClass'
197+
...: def printdata(self):
198+
...: print("Content from method: %s" % self.data)
199+
...:
200+
201+
In [6]: ins2 = SecClass()
202+
203+
In [7]: ins2.data
204+
Out[7]: 'hello SecClass'
205+
206+
In [8]: ins2.printdata()
207+
Content from method: hello SecClass
208+
209+
In [9]: ins3 = SecClass()
210+
211+
In [10]: ins3.data
212+
Out[10]: 'hello SecClass'
213+
214+
In [11]: ins3.printdata()
215+
Content from method: hello SecClass
216+
```
217+
218+
```python
219+
In [12]: class ThirdClass():
220+
...: data = 'hello ThirdClass'
221+
...: def setdata(self,x):
222+
...: self.str1 = x
223+
...: def printdata(self):
224+
...: print(self.str1)
225+
...:
226+
227+
In [13]: ins4 = ThirdClass()
228+
229+
In [14]: ins4.data
230+
Out[14]: 'hello ThirdClass'
231+
232+
In [15]: ins4.setdata('abcd')
233+
234+
In [16]: ins4.printdata()
235+
abcd
236+
237+
In [17]: ins5 = ThirdClass()
238+
239+
In [18]: ins5.data # 类属性是供所有实例所共享的；
240+
Out[18]: 'hello ThirdClass'
241+
242+
In [19]: ins5.setdata('xyz')
243+
244+
In [20]: ins5.printdata() # 实例属性，是每个实例所私有的；
245+
xyz
246+
247+
In [21]: ins4.printdata()
248+
abcd
249+
```
250+
251+
Python类方法及调用：
252+
实例(对象)通常包含属性；
253+
可调用的属性：方法；
254+
object.method()
255+
数据属性；
256+
在OOP中，实例就像是带有"数据"的记录，而类是处理这些记录的"程序"
257+
通过实例调用方法相当于调用所属类的方法类处理当前实例；
258+
类似instance.method(args...)会被自动转换为：
259+
class.method(instance,args...)
260+
如前面的例子,x.display()会被自动转换为FirstClass.display(x),即调用类的方法来处理实例x；
261+
因此，类中每个方法必须具有self参数，它隐含当前实例之意；
262+
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；
263+
python规定，没有实例，方法不允许被调用，此即为"绑定"。
264+
265+
### python类和实例的属性：
266+
class语句中的赋值语句会创建类属性，如前面例子中的spam；
267+
在类方法中对传给方法的特殊参数self进行赋值会创建实例属性；
268+
```python
269+
In [22]: class MyClass():
270+
...: gender = 'Male'
271+
...: def setName(self,who):
272+
...: self.name = who
273+
```
274+
![class_instance](/images/class_instance.png)
275+
2276

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