理解 Python 类的变量,方法与属性

熟悉了传统的 C++/Java 类定义的风格,来感受一下 Python 是如何定义类的。本篇是阅读 《The Quick Python Book》第二版关于类定义的笔记,由原书内容进一步引申,不过是依照本人的思考顺序来组织的。在理解 Python 类定义的同时头脑中应该闪现出 JavaScript/Java 如何定义类的情景。

最简单的类定义

class MyClass:
    pass

由于 class MyClass 后面要有个冒号,而冒号后总得有点东西才能表示该类定义结束了,于是放个 pass 当占位符。Python 也像 Java 一样,有一个根类,叫做 object,例如上面的定义

我们能看到它隐式的基类是 object, 而不用显式的声明为 class MyClass(object)。看到 __bases__ 属性是一个 Tuple, 意识到  Python 是支持多重继承的。

实例的属性

Python 实例的属性不需要像 Java 那样放在类中方法外来定义,我们可以随时随地它实例新增属性,或在类定义外删除某个属性,俗话是 on the fly。这个特性有点像 JavaScript 的类。

用下面的代码来解释说明

我们首先创建一个最粗糙的类 Circle

  1. #1, 创建 Circle 实例的方式是类名后加上括号当方法用,没有 new 关键字,有点类似 Scala 的 case class 的实例创建。后面我们会知道 Circle() 会映射到对 __init__ 方法的调用
  2. #2,新创建的 my_circle 没有任何自定的属性,想要加新属性直接用点号添加就行,该属性不存在就会创建
  3. #3, 输出新加的属性,输出 5
  4. 用 Lambda 随时增加一个方法也不是事,但是这个 Lambda 却不知如何访问当前实例 my_circle 中的成员了
  5. #4,del 关键字还能删除实例的属性
  6. #5,属性已删除,因此会报出 AttributeError: 'Circle' object has no attribute 'radius' 的错误

看看下面的实例方法也可以操作实例的属性

简单的来讲,Python 的实例属性就是绑定在  self 上的属性。

上方代码只是演示了 Python 提供了那些特性,实际编码中应该在 __init__ 中引入属性,而不应该恶意使用 Python 的这一便利,上帝打开一扇窗不一定允许你翻窗进来。

关于实例方法

在其他面向对象语言中,一提到实例方法我们都会说,调用时会传递一个隐式参数表示调用者实例本身,一般用 this 表示,如 Java/C++/C#  等,JavaScript 就把 this 搞得更复杂无比。比如我们在 Java 中用反射来调用一个方法时 method.invoke(object, parms...) 不得不显式的传入当前实例。

而 Python 中的实例方法就不再对调用者参数遮遮掩掩,明确的声明为第一个参数,通常命名为 self, 你想改成别的名称也无妨,比如 me,当然最好不要给别人造成太大的冲击。实例方法的第一个参数写在那里,但调用的时候却不用显式传入,而是实参与方法的形参依序后推。

调用实例方法

定义 foo 方法式,把  self 放在第一个参数方便我们访问当前实例的成员。Python 的实例方法用了 self 之后在访问成员变量与局部变量不在模棱两可。例如在 Java 中

方法中的 name 可能是在引用一个局部变量(如果 name 在方法内部声明),也可能是引用一个实例变量(方法内未声明),只有明确用 this.name 才是对实例变量 name 的引用。然而在 Python 中没有这种情况,使用实例变量必须是 self.name, 不带 self 的话,直接 name 也一定是在使用局部变量。即使方法中要使用类变量也必须明确前缀:

以上 #1 处会得到错误:NameError: name 'name' is not defined

私有属性与方法

Python 没有像 private  那样的关键字来表明私有属性或方法,同样是用命名约定来说告诉编译器是否是私有的。Python 约定双下划线 __ 开头,但不以 __ 结尾命名的就是私有的

 

构造方法 __init__

Python 的构造方法可以当作是特殊名称的实例方法来看待,额外的两个特性:1)它在用类名当成方法名使用时被调用,2)隐式返回该类的一个实例,即 self。它的第一个参数也是 self, 其他参数顺推,我们认为一旦进入 __init__ 方法后,self 便创建就绪。然后可以基于 self 初始化实例成员。除此之外构造方法没有什么特别的,和其他实例方法完全一样,支持默认参数,变参等,甚至 __init__ 也能作为普通方法来调用。

  1. #1, 类名当方法名来用 MyClass(..), 会调用相应的 __init__ 方法,返回 MyClass 的实例
  2. #2, 把 __init__ 当成普通方法来调用,所以它返回的是 None

和普通实例方法一样,构造方法也不支持重载,后声明的同名方法会把前面的方法定义覆盖掉。但 Python 可以借助于方法的默认参数来达到与 Java 等其他语言方法重载相当的效果。

类变量

既然有实例变量,Python 也有类变量,类比于其他面向对象语言,类变量就是不依赖于实例而存在的变量,并且为所有实例共享。Python 在访问类变量也是既能通过类名,也能通过实例来引用,推荐用类来引用类变量,这一点 C# 比较好,语法上杜绝用实例来引用类变量。

什么是类变量,写在类当中但游离于方法之外的变量就是类变量。例如:

以上代码输出

3.14159 3.14159 3.14159
3.14 3.14159 3.14159

这里演示了类变量可以通过实例或类来访问,上面 #1 表示的三种形式。不建议通过实例来访问类变量,因为通过实例不能明确是在访问实例变量还是类变量。由上可知 self.pi 优先访问实例变量 pi, 找不到实例变量 pi 才试图访问类变量 pi,再涉及到类的继承关系就更复杂些。因此最好是使用哪个类的类变量就明确的写出特定的类名,像这里的 MyClass.pi

对于不同引用类变量的方式,再来看几个例子:

所以安全稳妥的方式还是 ClassName.variableName

另外,类变量也可以动态增加或删除

类方法和静态方法

什么?Python 的类方法与静态方法还不一回事,在 Java 里只要有 static 修饰的方法即是类方法也是静态方法。相比于实例方法,Python 的类方法的第一个参数表示当前类

类方法

如果以下方式来定义一个类方法 hello

由于函数中的参数只是个名称,即使第一个参数名写成了 cls, 它于 def hello(self, name) 定义是没有区别的,所以它实际上是一个实例方法。还必须加个装饰告诉它是一个类方法而非实例方法,cls 是当前类,而非当前实例。

静态方法

如果只简单的定义一个无参数的方法

无参数的方法或都方法的第一个参数既不想是 cls 也不想是 self, 那么就要用  @staticmethod 把它标识为一个静态方法

方法的调用方式

Python 定义方法时没有学其他面向对象语言那样把 this(self) 指向实际自身的参数隐去,而是声明时写在第一个位置上,但调用时可跳过。其实 Python 调用方法时也能显式的通过第一个参数传入 self 或 cls, 这时候调用的主体就是类名。

上面例子列出了三种类型方法的不同调用方式。

Python 属性 @Property

最后提一下 Python 真正叫做属性的东西,@Property,执行以下的代码

输出为

@temp.getter
-17.77777777777778
@temp.setter

t.temp  调用了 @temp.getter 对应的取值方法,t.temp = 23 调用了 @temp.setter 对应的设值方法。你会发现这个类有两个 def temp(self) 方法定义,只是有不同的装饰, @property 对应的方法在这里没起到作用,相当于是

其实 temp.getter 才显得多余,所以通常让 @Property 注解的方法承担 getter 的责任

@temp.getter 一般没什么用处

类别: Python. 标签: , . 阅读(22). 订阅评论. TrackBack.
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JackZhou
15 days ago

这个有意思。但是工程实践中用的却不多。工程实践中更关注list,set,tuple以及map,filter,lambda,comprehension,multithreading, multiprocessing,GIL,requests,stream等东西。如果一个项目过于庞大,一个好的做法是把module组织好,实现shared modules between projects,还有就是上面写的,使用面向对象的方式来组织业务逻辑。

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