Python武器库开发-面向对象篇(五)

面向对象篇(五)

面向对象编程是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中，你编写表示现实世界中的事物和情景的类，并基于这些类来创建对象。编写类时，你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景，其逼真程度达到了令你惊讶的地步。

根据类来创建对象被称为实例化，这让你能够使用类的实例。在本章中，你将编写一些类并创建其实例。你将指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行哪些操作。你还将编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码。你将把自己编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编写的类。

理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界，还可以帮助你真正明白自己编写的代码：不仅是各行代码的作用，还有代码背后更宏大的概念。了解类背后的概念可培养逻辑思维，让你能够通过编写程序来解决遇到的几乎任何问题。

随着面临的挑战日益严峻，类还能让你以及与你合作的其他程序员的生活更轻松。如果你与其他程序员基于同样的逻辑来编写代码，你们就能明白对方所做的工作；你编写的程序将能被众多合作者所理解，每个人都能事半功倍。

类和对象

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog ——它表示的不是特定的小狗，而是任何小狗。对于大多数宠物狗，我们都知道些什么呢？它们都有名字和年龄；我们还知道，大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息（名字和年龄）和两种行为（蹲下和打滚），我们的Dog 类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后，我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。

根据Dog 类创建的每个实例都将存储名字和年龄。我们赋予了每条小狗蹲下（sit() ）和打滚（roll_over() ）的能力：

class Dog():
    """一次模拟小狗的简单尝试"""

    def __init__(self, name, age):
          """初始化属性name和age"""
        self.name = name
        self.age = age

    def sit(self):
        """模拟小狗被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")

    def roll_over(self):
        """模拟小狗被命令时打滚"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")

首先，我们定义了一个名为Dog 的类。根据约定，在Python中，首字母大写的名称指的是类。这个类定义中的括号是空的，因为我们要从空白创建这个类。然后，我们编写了一个文档字符串，对这个类的功能作了描述。

方法__init__()

类中的函数称为方法；你前面学到的有关函数的一切都适用于方法，就目前而言，唯一重要的差别是调用方法的方式。代码中的方法__init__() 是一个特殊的方法，每当你根据Dog 类创建新实例时，Python都会自动运行它。在这个方法的名称中，开头和末尾各有两个下划线，这是一种约定，旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。

我们将方法__init__() 定义成了包含三个形参：self 、name 和age 。在这个方法的定义中，形参self 必不可少，还必须位于其他形参的前面。为何必须在方法定义中包含形参self 呢？因为Python调用这个__init__() 方法来创建Dog 实例时，将自动传入实参self 。每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self ，它是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。我们创建Dog 实例时，Python将调用Dog 类的方法__init__() 。我们将通过实参向Dog() 传递名字和年龄；self 会自动传递，因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog 类创建实例时，都只需给最后两个形参（name 和age ）提供值。

接下来我们定义的两个变量都有前缀self 。以self 为前缀的变量都可供类中的所有方法使用，我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name 获取存储在形参name 中的值，并将其存储到变量name 中，然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age 的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为属性。

Dog 类还定义了另外两个方法：sit() 和roll_over() 。由于这些方法不需要额外的信息，如名字或年龄，因此它们只有一个形参self 。我们后面将创建的实例能够访问这些方法，换句话说，它们都会蹲下和打滚。当前，sit() 和roll_over() 所做的有限，它们只是打印一条消息，指出小狗正蹲下或打滚。但可以扩展这些方法以模拟实际情况：如果这个类包含在一个计算机游戏中，这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚动画效果的代码。如果这个类是用于控制机器狗的，这些方法将引导机器狗做出蹲下和打滚的动作。

下面来创建一个表示特定小狗的实例：

class Dog():
    """一次模拟小狗的简单尝试"""

    def __init__(self, name, age):
          """初始化属性name和age"""
          self.name = name
          self.age = age

    def sit(self):
        """模拟小狗被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")

    def roll_over(self):
        """模拟小狗被命令时打滚"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")

my_dog = Dog('willie', 6)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")

这里使用的是前一个示例中编写的Dog 类。首先，我们让Python创建一条名字为’willie’ 、年龄为6 的小狗。遇到这行代码时，Python使用实参’willie’ 和6 调用Dog 类中的方法__init__() 。方法__init__() 创建一个表示特定小狗的示例，并使用我们提供的值来设置属性name 和age 。方法__init__() 并未显式地包含return 语句，但Python自动返回一个表示这条小狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog 中。在这里，命名约定很有用：我们通常可以认为首字母大写的名称（如Dog ）指的是类，而小写的名称（如my_dog ）指的是根据类创建的实例。代码运行结果如下：

在这里插入图片描述

访问属性

要访问实例的属性，可使用句点表示法。我们编写了如下代码来访问my_dog 的属性name 的值：

class Dog():
    """一次模拟小狗的简单尝试"""

    def __init__(self, name, age):
          """初始化属性name和age"""
          self.name = name
          self.age = age

    def sit(self):
        """模拟小狗被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")

    def roll_over(self):
        """模拟小狗被命令时打滚"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")

my_dog = Dog('willie', 6)
print(my_dog.name)

输出结果如下：

在这里插入图片描述

调用方法

根据Dog 类创建实例后，就可以使用句点表示法来调用Dog 类中定义的任何方法。下面来让小狗蹲下和打滚：

class Dog():
    """一次模拟小狗的简单尝试"""

    def __init__(self, name, age):
          """初始化属性name和age"""
          self.name = name
          self.age = age

    def sit(self):
        """模拟小狗被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")

    def roll_over(self):
        """模拟小狗被命令时打滚"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")

if __name__ == '__main__':
    my_dog = Dog('willie', 6)
    my_dog.sit()
    my_dog.roll_over()

要调用方法，可指定实例的名称（这里是my_dog ）和要调用的方法，并用句点分隔它们。遇到代码my_dog.sit() 时，Python在类Dog 中查找方法sit() 并运行其代码。Python以同样的方式解读代码my_dog.roll_over() 。

Willie按我们的命令做了：

在这里插入图片描述

继承

编写类时，并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本，可使用继承。一个类继承另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法；原有的类称为父类，而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

创建子类的实例时，Python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此，子类的方法__init__() 需要父类施以援手。

例如，下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车，因此我们可以在前面创建的Car 类的基础上创建新类ElectricCar ，这样我们就只需为电动汽车特有的属性和行为编写代码。

下面来创建一个简单的ElectricCar 类版本，它具备Car 类的所有功能：

class Car():
      """一次模拟汽车的简单尝试"""
      def __init__(self, make, model, year):
          self.make = make
          self.model = model
          self.year = year
          self.odometer_reading = 0

      def get_descriptive_name(self):
          long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
          return long_name.title()

      def read_odometer(self):
          print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")

      def update_odometer(self, mileage):
          if mileage >= self.odometer_reading:
              self.odometer_reading = mileage
          else:
              print("You can't roll back an odometer!")

      def increment_odometer(self, miles):
          self.odometer_reading += miles

class ElectricCar(Car):
      """电动汽车的独特之处"""
      def __init__(self, make, model, year):
          """初始化父类的属性"""
          super().__init__(make, model, year)

if __name__ == '__main__':
    my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
    print(my_tesla.get_descriptive_name())

首先是Car 类的代码。创建子类时，父类必须包含在当前文件中，且位于子类前面。然后，我们定义了子类ElectricCar 。定义子类时，必须在括号内指定父类的名称。方法__init__() 接受创建Car 实例所需的信息。

接下来的super() 是一个特殊函数，帮助Python将父类和子类关联起来。这行代码让Python调用ElectricCar 的父类的方法__init__() ，让ElectricCar 实例包含父类的所有属性。父类也称为超类（superclass），名称super因此而得名。

为测试继承是否能够正确地发挥作用，我们尝试创建一辆电动汽车，但提供的信息与创建普通汽车时相同。随后，我们创建ElectricCar 类的一个实例，并将其存储在变量my_tesla 中。这行代码调用ElectricCar 类中定义的方法__init__() ，后者让Python调用父类Car 中定义的方法__init__() 。我们提供了实参’tesla’ 、‘model s’ 和2016 。

除方法__init__() 外，电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前，我们只想确认电动汽车具备普通汽车的行为：

在这里插入图片描述

让一个类继承另一个类后，可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。

下面来添加一个电动汽车特有的属性（电瓶），以及一个描述该属性的方法。我们将存储电瓶容量，并编写一个打印电瓶描述的方法：

class Car():
      """一次模拟汽车的简单尝试"""
      def __init__(self, make, model, year):
          self.make = make
          self.model = model
          self.year = year
          self.odometer_reading = 0

      def get_descriptive_name(self):
          long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
          return long_name.title()

      def read_odometer(self):
          print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")

      def update_odometer(self, mileage):
          if mileage >= self.odometer_reading:
              self.odometer_reading = mileage
          else:
              print("You can't roll back an odometer!")

      def increment_odometer(self, miles):
          self.odometer_reading += miles

class ElectricCar(Car):
      """Represent aspects of a car, specific to electric vehicles."""

      def __init__(self, make, model, year):
          """
          电动汽车的独特之处
          初始化父类的属性，再初始化电动汽车特有的属性
          """
          super().__init__(make, model, year)
          self.battery_size = 70
      def describe_battery(self):
              """打印一条描述电瓶容量的消息"""
              print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")


if __name__ == '__main__':
    my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
    print(my_tesla.get_descriptive_name())
    my_tesla.describe_battery()

首先，我们添加了新属性self.battery_size ，并设置其初始值（如70 ）。根据ElectricCar 类创建的所有实例都将包含这个属性，但所有Car 实例都不包含它。然后，我们还添加了一个名为describe_battery() 的方法，它打印有关电瓶的信息。我们调用这个方法时，将看到一条电动汽车特有的描述：

在这里插入图片描述

对于ElectricCar 类的特殊化程度没有任何限制。模拟电动汽车时，你可以根据所需的准确程度添加任意数量的属性和方法。如果一个属性或方法是任何汽车都有的，而不是电动汽车特有的，就应将其加入到Car 类而不是ElectricCar 类中。这样，使用Car 类的人将获得相应的功能，而ElectricCar 类只包含处理电动汽车特有属性和行为的代码

多继承

#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):
        #调用父类的构函
        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))
 
#多继承
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参数位置排前父类的方法

执行以上程序输出结果为：

在这里插入图片描述

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