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。

9.1 创建和使用类

9.1.1 创建Dog类

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:
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1.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。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。

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。

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9.1.2 根据类创建实例

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这里使用的是前一个示例中编写的Dog 类。在❶处,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。

1.访问属性
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2.调用方法
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3.创建多个实例
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9.2 使用类和实例

9.2.1 Car类

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9.2.2 给属性指定默认值

类中的每个属性都必须有初始值,哪怕这个值是0或空字符串。在有些情况下,如设置默认值时,在方法init() 内指定这种初始值是可行的;如果你对某个属性这样做了,就无需包含为它提供初始值的形参。

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9.2.3 修改属性的值

1. 直接修改属性的值
要修改属性的值,最简单的方式是通过实例直接访问它。下面的代码直接将里程表读数设置为23:
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2. 通过方法修改属性的值
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3.通过方法对属性值进行递增
有时候需要将属性值递增特定的量,而不是将其设置为全新的值。
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9.3 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。
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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。

9.3.2 Python2.7中的继承

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函数super() 需要两个实参:子类名和对象self 。为帮助Python将父类和子类关联起来,这些实参必不可少。另外,在Python 2.7中使用继承时,务必在定义父类时在括号内指定object 。

9.3.3 给子类定义属性和方法

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。

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9.3.4 重写父类的方法

对于父类的方法,只要它不符合子类模拟的实物的行为,都可对其进行重写。为此,可在子类中定义一个这样的方法,即它与要重写的父类方法同名。这样,Python将不会考虑这个父类方法,而只关注你在子类中定义的相应方法。

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9.3.5 将实例用作属性

使用代码模拟实物时,你可能会发现自己给类添加的细节越来越多:属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下,可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。
你可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。

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在这里我们把一个类赋值给了一个属性,类的属性也可以是一个类,我们可以调用类的类。

9.4 导入类

随着你不断地给类添加功能,文件可能变得很长,即便你妥善地使用了继承亦如此。为遵循Python的总体理念,应让文件尽可能整洁。为在这方面提供帮助,Python允许你将类存储在模块中,然后在主程序中导入所需的模块。

9.4.1 导入单个类

下面来创建一个只包含Car 类的模块。这让我们面临一个微妙的命名问题:在本章中,已经有一个名为car.py的文件,但这个模块也应命名为car.py,因为它包含表示汽车的代码。
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9.4.2 在一个模块中存储多个类

虽然同一个模块中的类之间应存在某种相关性,但可根据需要在一个模块中存储任意数量的类。
类Battery 和ElectricCar 都可帮助模拟汽车,因此下面将它们都加入模car.py中:

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9.4.3 从一个模块中导入多个类

可根据需要在程序文件中导入任意数量的类。如果我们要在同一个程序中创建普通汽车和电动汽车,就需要将Car 和ElectricCar 类都导入:
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9.4.4 导入整个模块

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9.4.5 在一个模块中导入另一个模块

有时候,需要将类分散到多个模块中,以免模块太大,或在同一个模块中存储不相关的类。将类存储在多个模块中时,你可能会发现一个模块中的类依赖于另一个模块中的类。
在这种情况下,可在前一个模块中导入必要的类。
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9.5 Python标准库

Python标准库是一组模块,安装的Python都包含它。你现在对类的工作原理已有大致的了解,可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类,为此
只需在程序开头包含一条简单的import 语句。下面来看模块collections 中的一个类——OrderedDict 。

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我们首先从模块collections 中导入了OrderedDict 类(见❶)。在❷处,我们创建了OrderedDict 类的一个实例,并将其存储到favorite_languages 中。请注意,这里没有使用花括号,而是调用OrderedDict() 来创建一个空的有序字典,并将其存储在favorite_languages 中。接下来,我们以每次一对的方式添加名字—语言 对(见❸)。在❹处,我们遍历favorite_languages ,但知道将以添加的顺序获取调查结果:

OrderedDict()的功能就是给字典加上顺序的功能。