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python进阶

廖雪峰 移动开发工程师
难度中级
时长 3小时33分
学习人数
综合评分9.20
575人评价 查看评价
9.6 内容实用
9.0 简洁易懂
9.0 逻辑清晰
  • 函数isinstance()可以判断一个变量的类型,既可以用在Python内置的数据类型如str、list、dict,也可以用在我们自定义的类,它们本质上都是数据类型。

    当我们拿到变量 p、s、t 时,可以使用 isinstance 判断类型:

    >>> isinstance(p, Person)
    True    # p是Person类型>>> isinstance(p, Student)
    False   # p不是Student类型>>> isinstance(p, Teacher)
    False   # p不是Teacher类型

    这说明在继承链上,一个父类的实例不能是子类类型,因为子类比父类多了一些属性和方法。

    我们再考察 s :

    >>> isinstance(s, Person)
    True    # s是Person类型>>> isinstance(s, Student)
    True    # s是Student类型>>> isinstance(s, Teacher)
    False   # s不是Teacher类型

    s 是Student类型,不是Teacher类型,这很容易理解。但是,s 也是Person类型,因为Student继承自Person,虽然它比Person多了一些属性和方法,但是,把 s 看成Person的实例也是可以的。

    这说明在一条继承链上,一个实例可以看成它本身的类型,也可以看成它父类的类型。


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  • 如果已经定义了Person类,需要定义新的Student和Teacher类时,可以直接从Person类继承:

    class Person(object):
        def __init__(self, name, gender):
            self.name = name
            self.gender = gender

    定义Student类时,只需要把额外的属性加上,例如score:

    class Student(Person):
        def __init__(self, name, gender, score):        super(Student, self).__init__(name, gender)
            self.score = score

    一定要用 super(Student, self).__init__(name, gender) 去初始化父类,否则,继承自 Person 的 Student 将没有 name 和 gender。

    函数super(Student, self)将返回当前类继承的父类,即 Person ,然后调用__init__()方法,注意self参数已在super()中传入,在__init__()中将隐式传递,不需要写出(也不能写)。


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  • 和属性类似,方法也分实例方法和类方法。

    在class中定义的全部是实例方法,实例方法第一个参数 self 是实例本身。

    要在class中定义类方法,需要这么写:

    class Person(object):
        count = 0    @classmethod
        def how_many(cls):
            return cls.count
        def __init__(self, name):
            self.name = name
            Person.count = Person.count + 1
    
    print Person.how_many()
    p1 = Person('Bob')
    print Person.how_many()

    通过标记一个 @classmethod,该方法将绑定到 Person 类上,而非类的实例。类方法的第一个参数将传入类本身,通常将参数名命名为 cls,上面的 cls.count 实际上相当于 Person.count。

    因为是在类上调用,而非实例上调用,因此类方法无法获得任何实例变量,只能获得类的引用。


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  • 我们在 class 中定义的实例方法其实也是属性,它实际上是一个函数对象:

    class Person(object):
        def __init__(self, name, score):
            self.name = name
            self.score = score
        def get_grade(self):
            return 'A'
    
    p1 = Person('Bob', 90)
    print p1.get_grade# => <bound method Person.get_grade of <__main__.Person object at 0x109e58510>>print p1.get_grade()# => A

    也就是说,p1.get_grade 返回的是一个函数对象,但这个函数是一个绑定到实例的函数,p1.get_grade() 才是方法调用。

    因为方法也是一个属性,所以,它也可以动态地添加到实例上,只是需要用 types.MethodType() 把一个函数变为一个方法:

    import types
    def fn_get_grade(self):
        if self.score >= 80:
            return 'A'
        if self.score >= 60:
            return 'B'
        return 'C'
    
    class Person(object):
        def __init__(self, name, score):
            self.name = name
            self.score = score
    
    p1 = Person('Bob', 90)p1.get_grade = types.MethodType(fn_get_grade, p1, Person)print p1.get_grade()# => Ap2 = Person('Alice', 65)
    print p2.get_grade()# ERROR: AttributeError: 'Person' object has no attribute 'get_grade'
    # 因为p2实例并没有绑定get_grade

    给一个实例动态添加方法并不常见,直接在class中定义要更直观。


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  • 虽然私有属性无法从外部访问,但是,从类的内部是可以访问的。除了可以定义实例的属性外,还可以定义实例的方法。

    实例的方法就是在类中定义的函数,它的第一个参数永远是 self,指向调用该方法的实例本身,其他参数和一个普通函数是完全一样的:

    class Person(object):
    
        def __init__(self, name):
            self.__name = name
    
        def get_name(self):
            return self.__name

    get_name(self) 就是一个实例方法,它的第一个参数是self。__init__(self, name)其实也可看做是一个特殊的实例方法。

    调用实例方法必须在实例上调用:

    p1 = Person('Bob')
    print p1.get_name()  # self不需要显式传入# => Bob

    在实例方法内部,可以访问所有实例属性,这样,如果外部需要访问私有属性,可以通过方法调用获得,这种数据封装的形式除了能保护内部数据一致性外,还可以简化外部调用的难度。


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  • 修改类属性会导致所有实例访问到的类属性全部都受影响,但是,如果在实例变量上修改类属性会发生什么问题呢?

    class Person(object):
        address = 'Earth'
        def __init__(self, name):
            self.name = name
    
    p1 = Person('Bob')
    p2 = Person('Alice')
    
    print 'Person.address = ' + Person.address
    
    p1.address = 'China'
    print 'p1.address = ' + p1.address
    
    print 'Person.address = ' + Person.address
    print 'p2.address = ' + p2.address

    结果如下:

    Person.address = Earth
    p1.address = China
    Person.address = Earth
    p2.address = Earth

    我们发现,在设置了 p1.address = 'China' 后,p1访问 address 确实变成了 'China',但是,Person.address和p2.address仍然是'Earch',怎么回事?

    原因是 p1.address = 'China'并没有改变 Person 的 address,而是给 p1这个实例绑定了实例属性address ,对p1来说,它有一个实例属性address(值是'China'),而它所属的类Person也有一个类属性address,所以:

    访问 p1.address 时,优先查找实例属性,返回'China'。

    访问 p2.address 时,p2没有实例属性address,但是有类属性address,因此返回'Earth'。

    可见,当实例属性和类属性重名时,实例属性优先级高,它将屏蔽掉对类属性的访问。

    当我们把 p1 的 address 实例属性删除后,访问 p1.address 就又返回类属性的值 'Earth'了:

    del p1.address
    print p1.address# => Earth

    可见,千万不要在实例上修改类属性,它实际上并没有修改类属性,而是给实例绑定了一个实例属性


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  • 类是模板,而实例则是根据类创建的对象。

    绑定在一个实例上的属性不会影响其他实例,但是,类本身也是一个对象,如果在类上绑定一个属性,则所有实例都可以访问类的属性,并且,所有实例访问的类属性都是同一个!也就是说,实例属性每个实例各自拥有,互相独立,而类属性有且只有一份。

    定义类属性可以直接在 class 中定义:

    class Person(object):    address = 'Earth'
        def __init__(self, name):
            self.name = name

    因为类属性是直接绑定在类上的,所以,访问类属性不需要创建实例,就可以直接访问:

    print Person.address# => Earth

    对一个实例调用类的属性也是可以访问的,所有实例都可以访问到它所属的类的属性:

    p1 = Person('Bob')
    p2 = Person('Alice')
    print p1.address# => Earthprint p2.address# => Earth

    由于Python是动态语言,类属性也是可以动态添加和修改的:

    Person.address = 'China'
    print p1.address# => 'China'print p2.address# => 'China'

    因为类属性只有一份,所以,当Person类的address改变时,所有实例访问到的类属性都改变了。


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  • Python对属性权限的控制是通过属性名来实现的,如果一个属性由双下划线开头(__),该属性就无法被外部访问。看例子:

    class Person(object):
        def __init__(self, name):
            self.name = name
            self._title = 'Mr'
            self.__job = 'Student'
    p = Person('Bob')
    print p.name
    # => Bob
    print p._title
    # => Mr
    print p.__job
    # => Error
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Person' object has no attribute '__job'

    可见,只有以双下划线开头的"__job"不能直接被外部访问。

    但是,如果一个属性以"__xxx__"的形式定义,那它又可以被外部访问了,以"__xxx__"定义的属性在Python的类中被称为特殊属性,有很多预定义的特殊属性可以使用,通常我们不要把普通属性用"__xxx__"定义。

    以单下划线开头的属性"_xxx"虽然也可以被外部访问,但是,按照习惯,他们不应该被外部访问。


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  • 在定义 Person 类时,可以为Person类添加一个特殊的__init__()方法,当创建实例时,__init__()方法被自动调用,我们就能在此为每个实例都统一加上以下属性:

    class Person(object):    def __init__(self, name, gender, birth):
            self.name = name
            self.gender = gender
            self.birth = birth

    __init__() 方法的第一个参数必须是 self(也可以用别的名字,但建议使用习惯用法),后续参数则可以自由指定,和定义函数没有任何区别。

    相应地,创建实例时,就必须要提供除 self 以外的参数:

    xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1991-1-1')
    xiaohong = Person('Xiao Hong', 'Female', '1992-2-2')

    有了__init__()方法,每个Person实例在创建时,都会有 name、gender 和 birth 这3个属性,并且,被赋予不同的属性值,访问属性使用.操作符:

    print xiaoming.name# 输出 'Xiao Ming'print xiaohong.birth# 输出 '1992-2-2'

    要特别注意的是,初学者定义__init__()方法常常忘记了 self 参数:

    >>> class Person(object):
    ...     def __init__(name, gender, birth):
    ...         pass
    ... 
    >>> xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1990-1-1')
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: __init__() takes exactly 3 arguments (4 given)

    这会导致创建失败或运行不正常,因为第一个参数name被Python解释器传入了实例的引用,从而导致整个方法的调用参数位置全部没有对上。


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  • 如何让每个实例拥有各自不同的属性?由于Python是动态语言,对每一个实例,都可以直接给他们的属性赋值,例如,给xiaoming这个实例加上name、gender和birth属性:

    xiaoming = Person()
    xiaoming.name = 'Xiao Ming'
    xiaoming.gender = 'Male'
    xiaoming.birth = '1990-1-1'

    给xiaohong加上的属性不一定要和xiaoming相同:

    xiaohong = Person()
    xiaohong.name = 'Xiao Hong'
    xiaohong.school = 'No. 1 High School'
    xiaohong.grade = 2

    实例的属性可以像普通变量一样进行操作:

    xiaohong.grade = xiaohong.grade + 1


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  • 在Python中,类通过 class 关键字定义。以 Person 为例,定义一个Person类如下:

    class Person(object):
        pass

    按照 Python 的编程习惯,类名以大写字母开头,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的。类的继承将在后面的章节讲解,现在我们只需要简单地从object类继承。

    有了Person类的定义,就可以创建出具体的xiaoming、xiaohong等实例。创建实例使用 类名+(),类似函数调用的形式创建:

    xiaoming = Person()
    xiaohong = Person()


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  • 1. __future__模块可试用某一新的特性


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  • 1. 导入模块不存在是,python解释器会报ImportError

    2. 利用ImportError,可在python中动态倒入模块:

    try: 

         from cStringIO import StringIO

    except ImportError:

         from StringIO import String IO

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  • 1. 导入模块 import

    2. 若要倒入某些函数

    eg. 倒入math模块某几个函数,可用: from math import pow, sin, log

    3. 若有冲突,可以给函数起别名来避免

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  • Python的新版本会引入新的功能,但是,实际上这些功能在上一个老版本中就已经存在了。要“试用”某一新的特性,就可以通过导入__future__模块的某些功能来实现。

    例如,Python 2.7的整数除法运算结果仍是整数:

    >>> 10 / 3
    3

    但是,Python 3.x已经改进了整数的除法运算,“/”除将得到浮点数,“//”除才仍是整数:

    >>> 10 / 3
    3.3333333333333335
    >>> 10 // 3
    3

    要在Python 2.7中引入3.x的除法规则,导入__future__的division:

    >>> from __future__ import division
    >>> print 10 / 3
    3.3333333333333335

    当新版本的一个特性与旧版本不兼容时,该特性将会在旧版本中添加到__future__中,以便旧的代码能在旧版本中测试新特性。


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本课程是Python入门的后续课程 1、掌握Python编程的基础知识 2、掌握Python函数的编写 3、对面向对象编程有所了解更佳
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1、什么是函数式编程 2、Python的函数式编程特点 3、Python的模块 4、Python面向对象编程 5、Python强大的定制类

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