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了解有關Python語言構建模塊的所有信息

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Python很容易學習,。 但是,，它具有某些難以理解的方面,，例如類和對象的世界,。 在本文中,，您將學習：

· 在Python中,，一切都是對象

· 如何創(chuàng)建自己的類和對象

· 什么是繼承,，以及如何利用它來發(fā)揮自己的優(yōu)勢

通過使Python對象神秘化,，您對語言的理解將大大增加！

對象

對象在Python中起著核心作用。 讓我們來看看如何加深對主題的理解,。

引擎蓋下

您可能知道內置的len函數(shù),。 它返回您給它的對象的長度。 但是,，數(shù)字五的長度是多少,？ 讓我們問一下Python：

>>> len(5)

Traceback (most recent call last): File '<stdin>', line 1, in <module>TypeError: object of type 'int' has no len()

我喜歡錯誤，因為它們說明了Python在內部的工作方式,。 在這種情況下,，Python告訴我們5是一個對象，并且沒有l(wèi)en（）,。

在Python中,，一切都是對象。 字符串,，布爾值,，數(shù)字甚至函數(shù)都是對象。

我們可以使用內置函數(shù)dir（）檢查REPL中的對象,。 當我們在數(shù)字5上嘗試dir時,，它將顯示出一個包含在任何數(shù)字對象中的函數(shù)的大列表：

>>> dir(5)

['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__', ...'__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__', 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag', 'numerator', 'real', 'to_bytes']

為了清楚起見，我將列表略去了一些,。

該列表以這些帶有下劃線的怪異命名函數(shù)開頭,，例如__add__。 這些方法稱為魔術方法或dunder（雙下劃線的縮寫）方法,。

如果仔細觀察,，您會發(fā)現(xiàn)int類型的對象沒有__len__ dunder方法。 這就是Python的len（）函數(shù)如何知道數(shù)字沒有長度的原因,。 len（）所做的全部工作就是在提供它的對象上調用__len __（）方法,。 這也是為什么Python抱怨' int'類型的對象沒有l(wèi)en（）的原因。

我在這里隨便介紹了方法一詞,。 讓我更正式地定義它：

當函數(shù)是對象的一部分時,，我們稱其為方法。

因此,，如果字符串確實有長度,，那么它必須具有__len__方法，對嗎,？ 找出答案吧,！

>>> dir('test')

['__add__', '__class__','__contains__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rmod__', '__rmul__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold', 'center', 'count', 'encode', 'endswith', 'expandtabs', 'find', 'format', 'format_map', 'index', 'isalnum', 'isalpha', 'isascii', 'isdecimal', 'isdigit', 'isidentifier', 'islower', 'isnumeric', 'isprintable', 'isspace', 'istitle', 'isupper', 'join', 'ljust', 'lower', 'lstrip', 'maketrans', 'partition', 'replace', 'rfind', 'rindex', 'rjust', 'rpartition', 'rsplit', 'rstrip', 'split', 'splitlines', 'startswith', 'strip', 'swapcase', 'title', 'translate', 'upper', 'zfill']

是的，那里,。 由于這是一種方法,，因此我們也可以調用它：

>>> 'test'.__len__()

4

這等效于len（' test'）,，但不夠優(yōu)雅。 所以不要這樣做,，只是為了說明這些東西是如何工作的,。

dir（）還向我們展示了其他一些不太神奇的方法。 隨意嘗試一些,，例如islower：

>>> 'test'.islower()

True

此方法檢查整個字符串是否為小寫,，因此Python返回布爾值True。 其中一些方法需要一個或多個參數(shù),，例如replace：

>>> 'abcd'.replace('a', 'b')

'bbcd'

它將所有出現(xiàn)的' a'替換為' b',。

什么是對象

現(xiàn)在我們已經(jīng)使用了對象，并且知道Python中的所有內容都是對象,，是時候定義什么是對象了：

對象是數(shù)據(jù)（變量）的集合以及對該數(shù)據(jù)進行操作的方法

對象和面向對象的編程是在1990年代初期流行的概念,。 像C這樣的早期計算機語言沒有對象的概念。 但是,，事實證明,，對象是人類易于理解的范例-可用于對許多現(xiàn)實情況進行建模。

如今,，大多數(shù)（如果不是全部）新語言都具有對象的概念,。 因此，您將要學習的內容在概念上也將適用于其他語言,。

由于對象是Python語言的基礎,，因此您也可以自己創(chuàng)建對象，這是合乎邏輯的,。 為此,，我們需要首先定義一個類。

類

如果要創(chuàng)建自己的對象類型,，則首先需要定義它具有的方法和可以容納的數(shù)據(jù),。 該藍圖稱為類。

類是對象的藍圖

所有對象都基于一個類,。 創(chuàng)建對象時,，我們將其稱為'創(chuàng)建類的實例'。 字符串,，數(shù)字甚至布爾值也是類的實例,。 讓我們探索一下內置函數(shù)類型：

>>> type('a')

<class 'str'>

>>> type(1)

<class 'int'>

type(True)

<class 'bool'>

顯然，有一些類叫做str,，int和bool,。 這些是Python的一些本機類，但我們也可以構建自己的類,！

如果沒有汽車的類比，那么沒有一部教程是完整的，因此讓我們創(chuàng)建一個代表汽車的類,。 輸入的內容很多,，您必須重新開始每個錯誤。 隨時嘗試,，但是如果您想走捷徑,，我了解。 只需將以下內容復制并粘貼到您的Python REPL中：

不用擔心,，我們將逐步進行介紹,，但首先創(chuàng)建并使用Car類型的對象：

>>> car = Car()

>>> car.increase_speed(10)

You need to start the car first

>>> car.start()

Car started, let's ride!

>>> car.increase_speed(40)

Vrooooom!

>>> _

對象始終是類的實例。 一類可以有許多實例,。 我們只是使用Car（）創(chuàng)建了Car類的實例,，并將其分配給可變car。 創(chuàng)建實例就像調用函數(shù)一樣-稍后將了解原因,。

接下來,，我們在汽車對象上調用一種方法：嘗試在尚未啟動時提高其速度。 糟糕,！ 只有在啟動汽車后,，我們才能提高速度并享受它發(fā)出的噪音。

現(xiàn)在,，讓我們逐步了解一下汽車課：

· 使用class語句后跟類名（Car）定義類,。 我們從冒號開始縮進代碼塊。

· 我們定義了兩個變量,，速度和開始,。 這是此類的所有實例將具有的數(shù)據(jù)。

· 接下來,，我們定義了對變量進行操作的三種方法,。

在這些方法的定義中，我們遇到了一些奇怪的事情：它們都有一個名為self的參數(shù)作為它們的第一個參數(shù),。

什么是Self,？

老實說，如果您問我,，這是Python不太優(yōu)雅的語言構造之一,。

還記得我們在調用car對象上的方法時，例如car.start（）嗎,？ 即使start被定義為類中的start（self）,，我們也不必傳遞self變量。

這是正在發(fā)生的事情：

· 當我們在對象上調用方法時,，Python會自動填充第一個變量,，我們習慣將其稱為self

· 第一個變量是對對象本身的引用,，因此它的名稱

· 我們可以使用此變量來引用該對象的其他實例變量和函數(shù)，例如self.speed和self.start（）,。

因此,，僅在類定義內部，我們才使用self來引用屬于實例的變量,。 要修改屬于我們課程一部分的開始變量,，我們使用self.started而不是僅僅啟動。

通過使用self,，我們可以很清楚地了解到我們正在對該實例進行操作的變量,，而不是在對象外部定義且碰巧具有相同名稱的其他變量。

從一個類創(chuàng)建多個對象

由于類只是一個藍圖,，因此您可以使用它來創(chuàng)建多個對象,，就像可以制造多個外觀相同的汽車一樣。 它們的行為都相似,，但是它們都有自己的數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)不會在對象之間共享：

>>> car1 = Car()

>>> car2 = Car()

>>> id(car1)

139771129539104

>>> id(car2)

139771129539160

我們在這里創(chuàng)建了兩個car對象car1和car2，并使用內置方法id（）來獲取它們的id,。 Python中的每個對象都有一個唯一的標識符,，因此我們只是證明我們從同一類創(chuàng)建了兩個不同的對象。 我們可以獨立使用它們：

>>> car1.start()

Car started, let's ride!

>>> car1.increase_speed(10)

'Vrooom!'

>>> car1.speed

10

>>> car2.speed

0

我們剛剛啟動了car1并提高了速度,，而car2仍然暫停,。 檢查速度可以確認這是狀態(tài)不同的不同汽車！

構造函數(shù)

從類創(chuàng)建對象時,，看起來我們正在調用一個函數(shù)：

car = Car()

但這不只是看起來像我們在調用函數(shù),，實際上是在調用函數(shù)！ 我們不必定義的此方法稱為構造函數(shù),。 它構造并初始化對象,。 默認情況下，每個類都有一個名為__init__的類,，即使我們自己沒有定義它,。 這與繼承有關，您將很快了解,。

您是否曾經(jīng)使用過str（）函數(shù)將對象轉換為類,？ 還是int（）函數(shù)將字符串轉換為數(shù)字？

>>> 'a' + str(1)

'a1'

>>> int('2') + 2

4

您實際上在這里所做的就是通過調用str和int類的構造函數(shù)來創(chuàng)建類型為str和int的新對象,。

我們也可以重寫__init__方法,，以通過接受參數(shù)來賦予它更多的功能。 讓我們使用自定義構造函數(shù)重新定義Car類：

class Car: def __init__(self, started = False, speed = 0):   self.started = started self.speed = speed def start(self):   self.started = True print('Car started, let's ride!') def increase_speed(self, delta):   if self.started:     self.speed = self.speed + delta print('Vrooooom!') else:     print('You need to start the car first') def stop(self):   self.speed = 0

我們的自定義構造函數(shù)已使用默認值命名參數(shù),，因此我們可以通過多種方式創(chuàng)建Car類的實例：

>>> c1 = Car()

>>> c2 = Car(True)

>>> c3 = Car(True, 50)

>>> c4 = Car(started=True, speed=40)

您可能已經(jīng)注意到,，我們現(xiàn)在可以創(chuàng)建未啟動但仍要提高速度的新車,。 現(xiàn)在，讓我們就這樣了,。

繼承

在編程中,，最好重用盡可能多的代碼。 這種做法甚至有一個很好的縮寫,，叫做DRY：不要重復自己。

類可以幫助您避免重復代碼,，因為您可以編寫一次類并根據(jù)該類創(chuàng)建許多對象,。 但是，它們還以另一種方式（稱為繼承）幫助您,。 類可以繼承其他類的屬性和函數(shù),，因此您不必重復自己的工作。

舉例來說,，我們希望Car類繼承Vehicle類的一些基礎知識,。 并且，在定義的同時,，還定義了Motorcycle類,。 從示意圖上看，它看起來像這樣：

> Inheritance — image by author

我們已經(jīng)看到繼承在起作用,。 還記得我曾告訴您,，即使您沒有定義一個類，每個類都有一個構造函數(shù)（init）嗎,？ 這是因為每個類都繼承自Python中最基礎的類,，即object：

>>> dir(object)

['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

當我告訴您' Python中的一切都是對象'時，我的意思就是一切,。 這包括類,，并且您可以看到我們也可以在類上使用dir（）。 它表明該對象具有__init__方法,。 不錯,，不是嗎？

繼承映射到許多現(xiàn)實情況,。 根據(jù)上圖,，我們來看看繼承的作用。 我們將從通用的Vehicle類開始：

現(xiàn)在,，我們可以使用繼承重新定義我們的Car類：

class Car(Vehicle): trunk_open = False def open_trunk(self):   trunk_open = True def close_trunk(self):   trunk_open = False

我們的汽車繼承了Vehicle類的所有方法和變量,，但添加了一個額外的變量和兩個方法來操作后備箱。

覆蓋init方法

有時您想覆蓋init函數(shù),。 為了演示,，我們可以創(chuàng)建一個Motorcycle類,。 大多數(shù)摩托車都有中央支架。 我們將添加將其放入或初始化的功能：

當您重寫構造函數(shù)時,，根本不會調用父類（我們從中繼承）的構造函數(shù),。 如果仍然需要該功能，則必須自己調用它,。 這是通過super（）完成的：它返回對父類的引用,，因此我們可以調用父類的構造函數(shù)。

在這種情況下,，我們增加了中置支架的功能,，但刪除了在構造函數(shù)中設置速度和啟動狀態(tài)的選項。 如果需要,，您也可以添加速度和啟動狀態(tài)選項,，并將其傳遞給Vehicle構造函數(shù)。

覆蓋其他方法

就像__init__一樣,，我們也可以覆蓋其他方法,。 例如，如果您要實施不啟動的摩托車,，則可以覆蓋啟動方法：

class Motorcycle(Vehicle): def __init__(self, center_stand_out = False):   self.center_stand_out = center_stand_out super().__init__() def start(self):   print('Sorry, out of fuel!')

感謝您的閱讀,。 如果您想了解有關Python的更多信息，請確保在https://ide上查看我的詳盡指南,。

(本文翻譯自Erik van Baaren的文章《The Most Important Python Concept That You Need to Understand》,，參考：https:///the-most-important-python-concept-that-you-need-to-understand-985b98bbb84)