Класс и объект в Python

359

Объектно-ориентированное программирование в Python

Python — это процедурно-ориентированный и одновременно объектно-ориентированный язык программирования.

Процедурно-ориентированный

«Процедурно-ориентированный» подразумевает наличие функций. Программист может создавать функции, которые затем используются в сторонних скриптах.

Объектно-ориентированный

«Объектно-ориентированный» подразумевает наличие классов. Есть возможность создавать классы, представляющие собой прототипы для будущих объектов.

Создание класса в Python

Синтаксис для написания нового класса:

class ClassName:
    'Краткое описание класса (необязательно)'
    # Код ...
  • Для создания класса пишется ключевое слово class, его имя и двоеточие (:). Первая строчка в теле класса описывает его. (По желанию) получить доступ к этой строке можно с помощью ClassName.__doc__
  • В теле класса допускается объявление атрибутов, методов и конструктора.

Атрибут:

Атрибут — это элемент класса. Например, у прямоугольника таких 2: ширина (width) и высота (height).

Метод:

  • Метод класса напоминает классическую функцию, но на самом деле — это функция класса. Для использования ее необходимо вызывать через объект.
  • Первый параметр метода всегда self (ключевое слово, которое ссылается на сам класс).

Конструктор:

  • Конструктор — уникальный метод класса, который называется __init__.
  • Первый параметр конструктора во всех случаях self (ключевое слово, которое ссылается на сам класс).
  • Конструктор нужен для создания объекта.
  • Конструктор передает значения аргументов свойствам создаваемого объекта.
  • В одном классе всегда только один конструктор.
  • Если класс определяется не конструктором, Python предположит, что он наследует конструктор родительского класса.
# Прямоугольник.
class Rectangle :
    'Это класс Rectangle'
    # Способ создания объекта (конструктор)
    def __init__(self, width, height):         
        self.width= width
        self.height = height

    def getWidth(self):        
        return self.width
     
    def getHeight(self):        
        return self.height
 
    # Метод расчета площади.
    def getArea(self):
        return self.width * self.height

Создание объекта с помощью класса Rectangle:

Создание объекта с помощью класса Rectangle

# Создаем 2 объекта: r1 & r2
r1 = Rectangle(10,5)
r2 = Rectangle(20,11)
 
print("r1.width = ", r1.width)
print("r1.height = ", r1.height)
print("r1.getWidth() = ", r1.getWidth())
print("r1.getArea() = ", r1.getArea())
 
print("-----------------")
 
print("r2.width = ", r2.width)
print("r2.height = ", r2.height)
print("r2.getWidth() = ", r2.getWidth())
print("r2.getArea() = ", r2.getArea())

Расчет площади класса Rectangle

Что происходит при создании объекта с помощью класса?

При создании объекта класса Rectangle запускается конструктор выбранного класса, и атрибутам нового объекта передаются значения аргументов. Как на этом изображении:

Конструктор выбранного класса

Тест на знание python

Что выведет этот код?
Класс и объект в Python
Какой код выведет строку — "C:\Common\testString.doc" ?
Что выведет этот код?
Класс и объект в Python
Как нельзя назвать функцию?
Какая из функций python делает вывод в консоль?

Конструктор с аргументами по умолчанию

В других языках программирования конструкторов может быть несколько. В Python — только один. Но этот язык разрешает задавать значение по умолчанию.

Все требуемые аргументы нужно указывать до аргументов со значениями по умолчанию.

class Person:
    # Параметры возраста и пола имеют значение по умолчанию.
    def __init__(self, name, age=1, gender="Male"):
        self.name = name
        self.age = age 
        self.gender= gender
         
    def showInfo(self):
        print("Name: ", self.name)
        print("Age: ", self.age)
        print("Gender: ", self.gender)

Например:

from person import Person
 
# Создать объект Person.
aimee = Person("Aimee", 21, "Female")
aimee.showInfo()
print(" --------------- ")
 
# возраст по умолчанию, пол.
alice = Person( "Alice" )
alice.showInfo()
 
print(" --------------- ")
 
# Пол по умолчанию.
tran = Person("Tran", 37)
tran.showInfo()

Конструктор с аргументами по умолчанию

Сравнение объектов

В Python объект, созданный с помощью конструктора, занимает реальное место в памяти. Это значит, что у него есть точный адрес.

Если объект AA — это просто ссылка на объект BB, то он не будет сущностью, занимающей отдельную ячейку памяти. Вместо этого он лишь ссылается на местоположение BB.

Как происходит сравнение объектов

Оператор == нужен, чтобы узнать, ссылаются ли два объекта на одно и то же место в памяти. Он вернет True, если это так. Оператор != вернет True, если сравнить 2 объекта, которые ссылаются на разные места в памяти.

from rectangle import Rectangle


r1 = Rectangle(20, 10)
r2 = Rectangle(20 , 10)
r3 = r1
 
# Сравните r1 и r2
test1 = r1 == r2 # --> False
# Сравните r1 и r3
test2 = r1 == r3 # --> True
 
print ("r1 == r2 ? ", test1) 
print ("r1 == r3 ? ", test2)

print (" -------------- ")
 
print ("r1 != r2 ? ", r1 != r2)
print ("r1 != r3 ? ", r1 != r3)

Сравнение объектов

Атрибуты

В Python есть два похожих понятия, которые на самом деле отличаются:

  1. Атрибуты
  2. Переменные класса

Стоит разобрать на практике:

class Player:
    # Переменная класса
    minAge  = 18
    maxAge = 50
     
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

Атрибут

Объекты, созданные одним и тем же классом, будут занимать разные места в памяти, а их атрибуты с «одинаковыми именами» — ссылаться на разные адреса. Например:

Объекты одного класса занимают разные места в памяти

from player import Player 
 
 
player1 = Player("Tom", 20)
 
player2 = Player("Jerry", 20)
 
print("player1.name = ", player1.name)
print("player1.age = ", player1.age)
 
print("player2.name = ", player2.name)
print("player2.age = ", player2.age)
 
print(" ------------ ")
 
print("Assign new value to player1.age = 21 ")
 
# Присвойте новое значение атрибуту возраста player1.
player1.age = 21
 
print("player1.name = ", player1.name)
print("player1.age = ", player1.age)
 
print("player2.name = ", player2.name)
print("player2.age = ", player2.age)

Изменение значений атрибутов

Python умеет создавать новые атрибуты для уже существующих объектов. Например, объект player1 и новый атрибут address.

from player import Player 
 
 
player1 = Player("Tom", 20)
player2 = Player("Jerry", 20)
 
# Создайте новый атрибут с именем «address» для player1.
player1.address = "USA"
 
print("player1.name = ", player1.name)
print("player1.age = ", player1.age)
print("player1.address = ", player1.address)
 
print(" ------------------- ")
 
print("player2.name = ", player2.name)
print("player2.age = ", player2.age)
 
# player2 е имеет атрибута 'address' (Error!!)
print("player2.address = ", player2.address)

Вывод:

player1.name =  Tom
player1.age =  20
player1.address =  USA
 ------------------- 
player2.name =  Jerry
player2.age =  20
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/gvido/class.py", line 27, in <module>
    print("player2.address = ", player2.address)
AttributeError: 'Player' object has no attribute 'address'

Атрибуты функции

Обычно получать доступ к атрибутам объекта можно с помощью оператора «точка» (например, player1.name). Но Python умеет делать это и с помощью функции.

ФункцияОписание
getattr (obj, name[,default])Возвращает значение атрибута или значение по умолчанию, если первое не было указано
hasattr (obj, name)Проверяет атрибут объекта — был ли он передан аргументом «name»
setattr (obj, name, value)Задает значение атрибута. Если атрибута не существует, создает его
delattr (obj, name)Удаляет атрибут
from player import Player 
 
 
player1 = Player("Tom", 20)
 
# getattr(obj, name[, default])
print("getattr(player1,'name') = " , getattr(player1,"name"))

print("setattr(player1,'age', 21): ")
# setattr(obj,name,value) 
setattr(player1,"age", 21)
print("player1.age = ", player1.age)
 
# Проверка, что player1 имеет атрибут 'address'?
hasAddress =  hasattr(player1, "address")
print("hasattr(player1, 'address') ? ", hasAddress)
 
# Создать атрибут 'address' для объекта 'player1'
print("Create attribute 'address' for object 'player1'")
setattr(player1, 'address', "USA")
print("player1.address = ", player1.address)
 
# Удалить атрибут 'address'.
delattr(player1, "address")

Вывод:

getattr(player1,'name') =  Tom
setattr(player1,'age', 21): 
player1.age =  21
hasattr(player1, 'address') ?  False
Create attribute 'address' for object 'player1'
player1.address =  USA

Встроенные атрибуты класса

Объекты класса — дочерние элементы по отношению к атрибутам самого языка Python. Таким образом они заимствуют некоторые атрибуты:

АтрибутОписание
__dict__Предоставляет данные о классе коротко и доступно, в виде словаря
__doc__Возвращает строку с описанием класса, или None, если значение не определено
__class__Возвращает объект, содержащий информацию о классе с массой полезных атрибутов, включая атрибут __name__
__module__Возвращает имя «модуля» класса или __main__, если класс определен в выполняемом модуле.
class Customer:
    'Это класс Customer'
    def __init__(self, name, phone, address):        
        self.name = name
        self.phone = phone
        self.address = address
 
  
john = Customer("John",1234567, "USA")
 
print ("john.__dict__ = ", john.__dict__)
print ("john.__doc__ = ", john.__doc__)
print ("john.__class__ = ", john.__class__)
print ("john.__class__.__name__ = ", john.__class__.__name__) 
print ("john.__module__ = ", john.__module__)  

Вывод:

john.__dict__ =  {'name': 'John', 'phone': 1234567, 'address': 'USA'}
john.__doc__ =  Это класс Customer
john.__class__ =  <class '__main__.Customer'>
john.__class__.__name__ =  Customer
john.__module__ =  __main__

Переменные класса

Переменные класса в Python — это то же самое, что Field в других языках, таких как Java или С#. Получить к ним доступ можно только с помощью имени класса или объекта.

Для получения доступа к переменной класса лучше все-таки использовать имя класса, а не объект. Это поможет не путать «переменную класса» и атрибуты.

У каждой переменной класса есть свой адрес в памяти. И он доступен всем объектам класса.
Переменные класса

from player import Player 
 
 
player1 = Player("Tom", 20)
player2 = Player("Jerry", 20)
 
# Доступ через имя класса.
print ("Player.minAge = ", Player.minAge)
 
# Доступ через объект.
print("player1.minAge = ", player1.minAge) 
print("player2.minAge = ", player2.minAge)
 
print(" ------------ ") 

print("Assign new value to minAge via class name, and print..")
 
# Новое значение minAge через имя класса
Player.minAge = 19
 
print("Player.minAge = ", Player.minAge) 
print("player1.minAge = ", player1.minAge) 
print("player2.minAge = ", player2.minAge)

Вывод:

Player.minAge =  18
player1.minAge =  18
player2.minAge =  18
 ------------ 
Assign new value to minAge via class name, and print..
Player.minAge =  19
player1.minAge =  19
player2.minAge =  19

Составляющие класса или объекта

В Python присутствует функция dir, которая выводит список всех методов, атрибутов и переменных класса или объекта.

from player import Player
 
 
# Вывести список атрибутов, методов и переменных объекта 'Player'
print(dir(Player))
print("\n\n")
 
player1 = Player("Tom", 20)
player1.address ="USA"

# Вывести список атрибутов, методов и переменных объекта 'player1'
print(dir(player1))

Вывод:

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

  
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', 
'__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', 
'__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', 
'__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', 
'__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', 
'__subclasshook__', '__weakref__', 'address', 'age', 'maxAge', 
'minAge', 'name']