Python面向对象程序设计类的多态用法详解

本文实例讲述了Python面向对象程序设计类的多态用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

多态

1、多态使用

一种事物的多种体现形式,举例:动物有很多种

注意: 继承是多态的前提

函数重写就是多态的体现形式

演示:重写Animal类

第一步:先定义猫类和老鼠类,继承自object,在其中书写构造方法和eat方法
第二步: 抽取Animal父类,定义属性和eat方法,猫类与老鼠类继承即可
第三步: 定义人类,在其中分别定义喂猫和喂老鼠的方法
第四步:使用多态,将多个喂的方法提取一个。

# 测试类
from cat import Cat
from mouse import Mouse
from person import Person
'''
多态: 一种事物的多种状态
需求:人可以喂任何一种动物
'''
#创建猫和老鼠的对象
tom = Cat("tom")
jerry = Mouse("jerry")
#调用各自的方法
tom.eat()
jerry.eat()
#定义了一个有name属性和eat方法的Animal类,让所有的动物类都继承自Animal.
#定义一个人类,可以喂猫和老鼠吃东西
per = Person()
#per.feedCat(tom)
#per.feedMouse(jerry)
#思考:人要喂100种动物,难道要写100个feed方法吗?
#前提:tom和jerry都继承自动物
per.feedAnimal(tom)
per.feedAnimal(jerry)

输出：

tom吃
jerry吃
给你食物
tom吃
给你食物
jerry吃

#animal.py文件中的动物类
class Animal(object):
  def __init__(self, name):
    self.name = name
  def eat(self):
    print(self.name + "吃")

#cat.py文件中的猫类
class Cat(Animal):
  def __init__(self, name):
    #self.name = name
    super(Cat,self).__init__(name)

#mouse.py中的老鼠类
class Mouse(Animal):
  def __init__(self, name):
    #self.name = name
    super(Mouse,self).__init__(name)

#person.py中的人类
class Person(object):
  def feedAnimal(self, ani):
    print("给你食物")
    ani.eat()

2、对象属性与类属性

对象属性和类属性的区别:

a.定义的位置不同,类属性是直接在类中的属性,对象属性是在定义在构造方法中的属性；

b.对象属性使用对象访问,类属性使用类名访问；

c.在内存中出现的时机不同[类属性随着类的加载而出现,对象属性随着对象的创建而出现]；

d.优先级不同,对象属性的优先级高于类属性。

class Person(object):
  #1.定义位置
  #类属性:直接定义在类中的属性
  name = "person"
  def __init__(self, name):
    #对象属性:定义在构造方法中的属性
    self.name = name
#2.访问方式
print(Person.name)
per = Person("tom")
#对象属性的优先级高于类属性
print(per.name)
#动态的给对象添加对象属性
per.age = 18
#只针对当前对象生效,对于类创建的其他对象没有作用
print(Person.name)
per2 = Person("lilei")
#print(per2.age) #没有age属性
#删除对象中的name属性,再调用会使用到同名的类属性
del per.name
print(per.name)
#注意事项:不要将对象属性与类属性重名,因为对象属性会屏蔽掉类属性,但是当删除对象属性之后,再使用就能使用到类属性了.

输出：

person
tom
person
person

3、动态添加属性和方法

正常情况下，我们定义了一个class，创建一个class的实例后，我们可以给该实例绑定任何的的属性和方法，这就是动态语言的灵活性。

python语言的特点:灵活。

这里说的动态添加属性和方法主要指的是关于slots函数的使用

from types import MethodType
#定义一个空类
'''
class Person():
  pass
'''
class Person(object):
  __slots__ = ("name","age","speak","hobby")
  pass
# 动态添加属性[体现了动态语言的特点:灵活性]
per = Person()
per.name = "tom"
print(per.name)
#动态添加方法
def say(self):
  print("my name is "+ self.name)
per.speak = say
per.speak(per)
#这样实现不好,所以引入MethodType
def hobby(self):
  print("my hobby is running")
per.hobby = MethodType(hobby,per)
per.hobby()

输出：

tom
my name is tom
my hobby is running

但是，给一个实例绑定的方法对另外一个实例是不起作用的。

为了给所有的实例都绑定方法，可以通过给class绑定方法

#动态添加方法
def say(self,name):
  self.name = name
  print("my name is "+ self.name)
Person.speak = say
per2 = Person()
per2.speak('hh')

输出：

my name is hh

给class绑定方法后，所有的实例均可调用。

4、slots

通常情况下，上面的say方法可以直接定义在class中，但动态绑定允许我们在程序在运行的过程中动态的给class添加功能，这在静态语言中很难实现。

如果我们想限制实例的属性怎么办?

比如，只允许给Person实例添加name，age属性，为了达到限制的目的，Python中允许在定义class的时候，定义一个特殊的变量【slots】变量，来限制该class添加的属性

class Person(object):
  __slots__=("name","age")
#[不想无限制的任意添加属性]
#比如,只允许给对象添加name, age属性
#解决:定义类的时候,定义一个特殊的属性(__slots__),可以限制动态添加的属性范围
per = Person()
per.height = 170
print(per.height)

这样做会报错

AttributeError: 'Person' object has no attribute 'height'

使用slots的时候需要注意，slots定义的属性仅仅对当前类的实例起作用，对继承的子类是不起作用的。

除非在子类中也定义slots，这样子类实例允许定义的属性就是自身的slots加上父类的slots。

总结：

__slots__:

语法：

__slots__ = (属性名1,属性名2,...)

作用：

限制类的属性名

注意：当子类没有添加slots时，子类继承父类的时候，它的属性名不受父类的影响

若子类中也添加slots，子类的限制应该是父类的slots与子类slots的并集

5、@property

绑定属性时，如果我们直接把属性暴露出去，虽然写起来简单，但是没有办法检查参数，导致可以随意的更改。

比如：

p = Person()
p.age = -1

这显然不合常理，为了限制age的范围，我们可以通过setAge()的方法来设置age，再通过getAge()的方法获取age，这样在setAge()中就可以检查输入的参数的合理性了。

class Person(object):
  def __init__(self, name, age):
    # 属性直接对外暴露
    # self.age = age
    # 限制访问
    self.__age = age
    self.__name = name
    # self.__name = name
  def getAge(self):
    return self.__age
  def setAge(self, age):
    if age < 0:
      age = 0
    self.__age = age
  # 通过@property和@age.setter改变原来的get/set方法
  # 方法名为受限制的变量去掉双下划线
  # 相当于get方法
  @property
  def age(self):
    return self.__age
  # 相当于set的方法
  @age.setter # 去掉下划线.setter
  def age(self, age):
    if age < 0:
      age = 0
    self.__age = age
  @property
  def name(self):
    return self.__name
  @name.setter
  def name(self, name):
    self.__name = name
per = Person("lili", 18)
# 属性直接对外暴露
# 不安全,没有数据的过滤
# per.age = -10
# print(per.age)
# 使用限制访问,需要自己写set和get的方法才能访问
# 劣势:麻烦,代码不直观
# 思考问题:如果我就想使用对象"."的方式访问对象的私有属性,怎么办?
# per.setAge(15)
# print(per.getAge())
# property:可以让你对受限制访问的属性使用"."语法
per.age = 80 # 相当于调用setAge
print(per.age) # 相当于调用getAge
print(per.name)

输出：

80
lili

property

总结语法：

针对私有化的属性添加的。

@property
  def 属性名(self):
    return self.__属性名

@属性名.setter
  def 属性名(self, 值):
    #业务逻辑处理
    self.属性名 = 值

总结:

a.装饰器(decorator)可以给函数动态加上功能,对于类的方法,装饰器一样起作用,python内置的@property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用的。
b.@property的实现比较复杂,我们先考虑如何使用,把一个getter方法变成属性,只需要加上@property就可以了,此时@property本身又创建了另一个装饰器@属性setter,负责把一个setter方法变成属性赋值.
c.@property广泛应用在类的定义中,可以让调用者写出简短的代码,同时保证对参数进行必要的检查,这样,程序运行时就减少了出错的可能性。

6、运算符重载

类可以重载加减运算，打印，函数调用，索引等内置运算，运算符重载使我们的对象的行为与内置函数一样，在python调用时操作符会自动的作用于类的对象，python会自动的搜索并调用对象中指定的方法完成操作。

1、常见运算符重载方法

常见运算符重载方法

方法名	重载说明	运算符调用方式
init	构造函数	对象创建: X = Class(args)
del	析构函数	X对象收回
add sub	加减运算	X+Y， X+=Y/X-Y， X-=Y
or	运算符|	X|Y, X|=Y
str_ repr	打印／转换	print(X)、repr(X)／str(X)
call	函数调用	X(*args, **kwargs)
getattr	属性引用	X.undefined
setattr	属性赋值	X.any=value
delattr	属性删除	del X.any
getattribute	属性获取	X.any
getitem	索引运算	X[key]，X[i:j]
setitem	索引赋值	X[key]，X[i:j]=sequence
delitem	索引和分片删除	del X[key]，del X[i:j]
len	长度	len(X)
bool	布尔测试	bool(X)
lt gt le ge eq ne	特定的比较	依次为XY，X<=Y，X>=Y， X==Y，X!=Y 注释：（lt: less than, gt: greater than, le: less equal, ge: greater equal, eq: equal, ne: not equal ）
radd	右侧加法	other+X
iadd	实地（增强的）加法	X+=Y(or else add)
iter next	迭代	I=iter(X), next()
contains	成员关系测试	item in X(X为任何可迭代对象)
index	整数值	hex(X), bin(X), oct(X)
enter exit	环境管理器	with obj as var:
get set delete	描述符属性	X.attr, X.attr=value, del X.attr
new	创建	在init之前创建对象

# 举例
# 数字和字符串都能相加
#print(1 + 2)
#print("1" + "2")
# 不同的类型用加法会有不同的解释
class Person(object):
  def __init__(self, num):
    self.num = num
  # 运算符重载
  def __add__(self, other):
    return Person(self.num + other.num)
  # 方法重写
  def __str__(self):
    return "num = " + str(self.num)
# 如果两个对象相加会怎样?
# 对象相加,编译器解释不了,所以就要用到运算符重载
per1 = Person(1)
per2 = Person(2)
print(per1 + per2)
# 结果为地址:per1+per2 === per1.__add__(per2),如果想得到num的和则重写str方法
# 上述打印就等价于:print(per1.__add__(per2)),只不过add方法会自动调用
print(per1)
print(per2)

输出：

num = 3
num = 1
num = 2

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《Python面向对象程序设计入门与进阶教程》、《Pythonhtml" target="_blank">数据结构与算法教程》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》、《Python编码操作技巧总结》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。