Python:class

定义
Python 的 Class 比较特别，和我们习惯的静态语言类型定义有很大区别。
1. 使用一个名为 __init__ 的方法来完成初始化。
2. 使用一个名为 __del__ 的方法来完成类似析购操作。
3. 所有的实例方法都拥有一个 self 参数来传递当前实例，类似于 this。
4. 可以使用 __class__ 来访问类型成员。
>>> class Class1:
  def __init__(self):
    print "initialize..."
  def test(self):
    print id(self)
   
>>> a = Class1()
initialize...
>>> a.test()
13860176
>>> id(a)
13860176
Class 有一些特殊的属性，便于我们获得一些额外的信息。>>> class Class1(object):
  """Class1 Doc."""
  def __init__(self):
    self.i = 1234
   
>>> Class1.__doc__ # 类型帮助信息
'Class1 Doc.'
>>> Class1.__name__ # 类型名称
'Class1'
>>> Class1.__module__ # 类型所在模块
'__main__'
>>> Class1.__bases__ # 类型所继承的基类
(,)
>>> Class1.__dict__ # 类型字典，存储所有类型成员信息。
>>> Class1().__class__ # 类型
>>> Class1().__module__ # 实例类型所在模块
'__main__'
>>> Class1().__dict__ # 对象字典，存储所有实例成员信息。
{'i': 1234}
继承
Python 支持多继承，但有几点需要注意：
1. 基类 __init__ / __del__ 需显示调用。
2. 继承方法的调用和基类声明顺序有关。
>>> class Base1:
  def __init__(self):
    print "Base1"
  def test(self):
    print "Base1 test..."

>>> class Base2:
  def __init__(self):
    print "Base2"
  def test(self):
    print "Base2 test..."

>>> class Class1(Base2, Base1):
  def __init__(self):
    Base1.__init__(self)
    Base2.__init__(self)
    print "Class1"

>>> a = Class1()
Base1
Base2
Class1
>>> a.test()
Base2 test...
成员
Python Class 同样包含类型和实例两种成员。
>>> class Class1:
  i = 123 # Class Field
  def __init__(self):
    self.i = 12345 # Instance Field
   
>>> print Class1.i
123
>>> print Class1().i
12345
-----------------------
有几个很 "特殊" 的 "规则" 需要注意。
(1) 我们可以通过实例引用访问类型成员。因此下面的例子中 self.i 实际指向 Class1.i，直到我们为实例新增了一个成员 i。>>> class Class1:
  i = 123
  def __init__(self):
    print self.i
    print hex(id(self.i))
   
>>> hex(id(Class1.i)) # 显示 Class1.i
'0xab57a0'
>>> a = Class1() # 创建 Class1 实例，我们会发现 self.i 实际指向 Class1.i。
123
0xab57a0
>>> Class1.__dict__ # 显示 Class1 成员
{'i': 123, '__module__': '__main__', '__doc__': None, '__init__': }
>>> a.__dict__ # 显示实例成员
{}
>>> a.i = 123456789 # 为实例新增一个成员 i
>>> hex(id(a.i)) # 显示新增实例成员地址
'0xbbb674'
>>> a.__dict__ # 显示实例成员
{'i': 123456789}
(2) 调用类型内部方法，需要省略 self 参数。>>> class Class1:
  def __init__(self):
    self.__test("Hello, World!")
  def __test(self, s):
    print s

>>> Class1()
Hello, World!
-----------------------
我们可以在成员名称前添加 "__" 使其成为私有成员。>>> class Class1:
  __i = 123
  def __init__(self):
    self.__x = 0
  def __test(self):
    print id(self)
>>> Class1.i
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
Class1.i
AttributeError: class Class1 has no attribute 'i'
>>> Class1().__x
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
Class1().__x
AttributeError: Class1 instance has no attribute '__x'
>>> Class1().test()
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
Class1().test()
AttributeError: Class1 instance has no attribute 'test'
事实上这只是一种规则，并不是编译器上的限制。我们依然可以用特殊的语法来访问私有成员。>>> Class1._Class1__i
123
>>> a = Class1()
>>> a._Class1__x
0
>>> a._Class1__test()
13860376
-----------------------
除了静态(类型)字段，我们还可以定义静态方法。
>>> class Class1:
  @staticmethod
  def test():
    print "static method"
   
>>> Class1.test()
static method
-----------------------
从设计的角度，或许更希望用属性(property)来代替字段(field)。>>> class Class1:
  def __init__(self):
    self.__i = 1234
  def getI(self): return self.__i
  def setI(self, value): self.__i = value
  def delI(self): del self.__i
  I = property(getI, setI, delI, "Property I")
  
>>> a = Class1()
>>> a.I
1234
>>> a.I = 123456
>>> a.I
123456
如果只是 readonly property，还可以用另外一种方式。>>> class Class1:
  def __init__(self):
    self.__i = 1234  
  @property
  def I(self):
    return self.__i
  
>>> a = Class1()
>>> a.I
1234
-----------------------
用 __getitem__ 和 __setitem__ 可以实现 C# 索引器的功能。>>> class Class1:
  def __init__(self):
    self.__x = ["a", "b", "c"]
  def __getitem__(self, key):
    return self.__x[key]
  def __setitem__(self, key, value):
    self.__x[key] = value
   
>>> a = Class1()
>>> a[1]
'b'
>>> a[1] = "xxxx"
>>> a[1]
'xxxx'
重载
Python 支持一些特殊方法和运算符重载。
>>> class Class1:
  def __init__(self):
    self.i = 0
  def __str__(self):
    return "id=%i" % id(self)
  def __add__(self, other):
    return self.i + other.i
>>> a = Class1()
>>> a.i = 10
>>> str(a)
'id=13876120'
>>> b = Class1()
>>> b.i = 20
>>> a + b
30
通过重载 "__eq__"，我们可以改变 "==" 运算符的行为。>>> class Class1:
  pass
>>> a = Class1()
>>> b = Class1()
>>> a == b
False
>>> class Class1:
  def __eq__(self, x):
    return True
  
>>> a = Class1()
>>> b = Class1()
>>> a == b
True
Open Class
这是个有争议的话题。在 Python 中，我们随时可以给类型或对象添加新的成员。
1. 添加字段>>> class Class1:
  pass
>>> a = Class1()
>>> a.x = 10
>>> a.x
10
>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'x']
>>> b = Class1()
>>> dir(b)
['__doc__', '__module__']
>>> del a.x
>>> dir(a)
['__doc__', '__module__']
2. 添加方法>>> class Class1:
  pass
>>> def test():
  print "test"
  
>>> def hello(self):
  print "hello ", id(self)
  
>>> a = Class1()
>>> dir(a)
['__doc__', '__module__']
>>> Class1.test = test
>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'test']
>>> b = Class1()
>>> dir(b)
['__doc__', '__module__', 'test']
>>> a.hello = hello
>>> a.hello(a)
hello  13860416
>>> dir(a)
['__doc__', '__module__', 'hello', 'test']
>>> dir(b)
['__doc__', '__module__', 'test']
3. 改变现有方法>>> class Class1:
  def test(self):
    print "a"
   
>>> def test(self):
  print "b"
  
>>> Class1.test = test
>>> Class1().test()
b
另外，有几个内建函数方便我们在运行期进行操作。>>> hasattr(a, "x")
False
>>> a.x = 10
>>> getattr(a, "x")
10
>>> setattr(a, "x", 1234)
>>> a.x
1234
Python Open Class 是如何实现的呢？我们看一下下面的代码。
>>> class Class1:
  pass
>>> a = Class1()
>>> a.__dict__
{}
>>> a.x = 123
>>> a.__dict__
{'x': 123}
>>> a.x
123
>>> a.test = lambda i: i + 1
>>> a.test(1)
2
>>> a.__dict__
{'test':  at 0x00D39DB0>, 'x': 123}
原来，Python Class 对象或类型通过内置成员 __dict__ 来存储成员信息。
我们还可以通过重载 __getattr__ 和 __setattr__ 来拦截对成员的访问，需要注意的是 __getattr__ 只有在访问不存在的成员时才会被调用。>>> class Class1:
  def __getattr__(self, name):
    print "__getattr__"
    return None
  def __setattr__(self, name, value):
    print "__setattr__"
    self.__dict__[name] = value
   
>>> a = Class1()
>>> a.x
__getattr__
>>> a.x = 123
__setattr__
>>> a.x
123
如果类型继承自 object，我们可以使用 __getattribute__ 来拦截所有(包括不存在的成员)的获取操作。
注意在 __getattribute__ 中不要使用 "return self.__dict__[name]" 来返回结果，因为在访问 "self.__dict__" 时同样会被 __getattribute__ 拦截，从而造成无限递归形成死循环。
>>> class Class1(object):
  def __getattribute__(self, name):
    print "__getattribute__"
    return object.__getattribute__(self, name)
  
>>> a = Class1()
>>> a.x
__getattribute__
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
a.x
File "", line 4, in __getattribute__
return object.__getattribute__(self, name)
AttributeError: 'Class1' object has no attribute 'x'
>>> a.x = 123
>>> a.x
__getattribute__
123