Python — объектно-ориентированный язык с начала его существования. Поэтому, создание и использование классов и объектов в Python просто и легко. Эта статья поможет разобраться на примерах в области поддержки объектно-ориентированного программирования Python. Если у вас нет опыта работы с объектно-ориентированным программированием (OOП), ознакомьтесь с вводным курсом или учебным пособием, чтобы понять основные понятия.

Создание классов

Оператор class создает новое определение класса. Имя класса сразу следует за ключевым словом class, после которого ставиться двоеточие:

class ClassName:

   """Необязательная строка документации класса"""  

   class_suite

• У класса есть строка документации, к которой можно получить доступ через ClassName.__doc__.
• class_suite состоит из частей класса, атрибутов данных и функции.

Пример создания класса на Python:

Копировать

class Employee:  

    """Базовый класс для всех сотрудников"""  

    emp_count = 0  

    def __init__(self, name, salary):  

        self.name = name  

        self.salary = salary  

        Employee.emp_count += 1  

    def display_count(self):  

        print('Всего сотрудников: %d' % Employee.empCount)  

    def display_employee(self):  

        print('Имя: {}. Зарплата: {}'.format(self.name, self.salary))

• Переменная emp_count — переменная класса, значение которой разделяется между экземплярами этого класса. Получить доступ к этой переменной можно через Employee.emp_count из класса или за его пределами.
• Первый метод __init__() — специальный метод, который называют конструктором класса или методом инициализации. Его вызывает Python при создании нового экземпляра этого класса.
• Объявляйте другие методы класса, как обычные функции, за исключением того, что первый аргумент для каждого метода self. Python добавляет аргумент self в список для вас; и тогда вам не нужно включать его при вызове этих методов.

Создание экземпляров класса

Чтобы создать экземпляры классов, нужно вызвать класс с использованием его имени и передать аргументы, которые принимает метод __init__.

Копировать

# Это создаст первый объект класса Employee  

emp1 = Employee("Андрей", 2000)  

# Это создаст второй объект класса Employee  

emp2 = Employee("Мария", 5000) 

Доступ к атрибутам

Получите доступ к атрибутам класса, используя оператор . после объекта класса. Доступ к классу можно получить используя имя переменой класса:

Копировать

emp1.display_employee()  

emp2.display_employee()  

print("Всего сотрудников: %d" % Employee.emp_count)

Теперь, систематизируем все.

Копировать

class Employee:  

    """Базовый класс для всех сотрудников"""  

    emp_count = 0  

    def __init__(self, name, salary):  

        self.name = name  

        self.salary = salary  

        Employee.emp_count += 1  

    def display_count(self):  

        print('Всего сотрудников: %d' % Employee.emp_count)

    def display_employee(self):  

        print('Имя: {}. Зарплата: {}'.format(self.name, self.salary))  

# Это создаст первый объект класса Employee  

emp1 = Employee("Андрей", 2000)  

# Это создаст второй объект класса Employee  

emp2 = Employee("Мария", 5000)  

emp1.display_employee()  

emp2.display_employee()  

print("Всего сотрудников: %d" % Employee.emp_count)

При выполнении этого кода, мы получаем следующий результат:

Имя: Андрей. Зарплата: 2000

Имя: Мария. Зарплата: 5000

Всего сотрудников: 2

Вы можете добавлять, удалять или изменять атрибуты классов и объектов в любой момент.

Копировать

emp1.age = 7  # Добавит атрибут 'age'

emp1.age = 8  # Изменит атрибут 'age'

del emp1.age  # Удалит атрибут 'age'

Вместо использования привычных операторов для доступа к атрибутам вы можете использовать эти функции:

• getattr(obj, name [, default]) — для доступа к атрибуту объекта.
• hasattr(obj, name) — проверить, есть ли в obj атрибут name.
• setattr(obj, name, value) — задать атрибут. Если атрибут не существует, он будет создан.
• delattr(obj, name) — удалить атрибут.

Копировать

hasattr(emp1, 'age')  # возвращает true если атрибут 'age' существует

getattr(emp1, 'age')  # возвращает значение атрибута 'age' 

setattr(emp1, 'age', 8)  #устанавливает атрибут 'age' на 8

delattr(empl, 'age')  # удаляет атрибут 'age'

Встроенные атрибуты класса

Каждый класс Python хранит встроенные атрибуты, и предоставляет к ним доступ через оператор ., как и любой другой атрибут:

• __dict__ — словарь, содержащий пространство имен класса.
• __doc__ — строка документации класса. None если, документация отсутствует.
• __name__ — имя класса.
• __module__ — имя модуля, в котором определяется класс. Этот атрибут __main__ в интерактивном режиме.
• __bases__ — могут быть пустые tuple, содержащие базовые классы, в порядке их появления в списке базового класса.

Для вышеуказанного класса давайте попробуем получить доступ ко всем этим атрибутам:

Копировать

class Employee:  

    """Базовый класс для всех сотрудников"""  

    emp_count = 0  

    def __init__(self, name, salary):  

        self.name = name  

        self.salary = salary  

        Employee.empCount += 1  

    def display_count(self):  

        print('Всего сотрудников: %d' % Employee.empCount)  

    def display_employee(self):  

        print('Имя: {}. Зарплата: {}'.format(self.name, self.salary))  

print("Employee.__doc__:", Employee.__doc__)  

print("Employee.__name__:", Employee.__name__)  

print("Employee.__module__:", Employee.__module__)  

print("Employee.__bases__:", Employee.__bases__)  

print("Employee.__dict__:", Employee.__dict__) 

Реклама

Когда этот код выполняется, он возвращает такой результат:

Employee.__doc__: Базовый класс для всех сотрудников

Employee.__name__: Employee

Employee.__module__: __main__

Employee.__bases__: (<class 'object'>,)

Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', '__doc__': 'Базовый класс для всех сотрудников', 'emp_count': 0, '__init__': <function Employee.__init__ at 0x03C7D7C8>, 'display_count': <function Employee.display_count at 0x03FA6AE0>, 'display_employee': <function Employee.display_employee at 0x03FA6B28>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Employee' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Employee' objects>}

Удаление объектов (сбор мусора)

Python автоматически удаляет ненужные объекты (встроенные типы или экземпляры классов), чтобы освободить пространство памяти. С помощью процесса ‘Garbage Collection’ Python периодически восстанавливает блоки памяти, которые больше не используются.

Сборщик мусора Python запускается во время выполнения программы и тогда, когда количество ссылок на объект достигает нуля. С изменением количества обращений к нему, меняется количество ссылок.

Когда объект присваивают новой переменной или добавляют в контейнер (список, кортеж, словарь), количество ссылок объекта увеличивается. Количество ссылок на объект уменьшается, когда он удаляется с помощью del, или его ссылка выходит за пределы видимости. Когда количество ссылок достигает нуля, Python автоматически собирает его.

Копировать

a = 40  # создали объект <40>

b = a  # увеличивает количество ссылок  <40> 

c = [b]  # увеличивает количество ссылок <40> 

del a  # уменьшает количество ссылок <40>

b = 100  # уменьшает количество ссылок <40> 

c[0] = -1  # уменьшает количество ссылок <40>

Обычно вы не заметите, когда сборщик мусора уничтожает экземпляр и очищает свое пространство. Но классом можно реализовать специальный метод __del__(), называемый деструктором. Он вызывается, перед уничтожением экземпляра. Этот метод может использоваться для очистки любых ресурсов памяти.

Пример работы __del__()
Деструктор __del__() выводит имя класса того экземпляра, который должен быть уничтожен:

Копировать

class Point:  

    def __init__(self, x=0, y=0):  

        self.x = x  

        self.y = y  

    def __del__(self):  

        class_name = self.__class__.__name__  

        print('{} уничтожен'.format(class_name))  

pt1 = Point()  

pt2 = pt1  

pt3 = pt1  

print(id(pt1), id(pt2), id(pt3))  # выведите id объектов  

del pt1  

del pt2  

del pt3

Когда вышеуказанный код выполняется и выводит следующее:

17692784 17692784 17692784

Point уничтожен

В идеале вы должны создавать свои классы в отдельном модуле. Затем импортировать их в основной модуль программы с помощью import SomeClass.

Наследование класса в python

Наследование — это процесс, когда один класс наследует атрибуты и методы другого. Класс, чьи свойства и методы наследуются, называют Родителем или Суперклассом. А класс, свойства которого наследуются — класс-потомок или Подкласс.

Вместо того, чтобы начинать с нуля, вы можете создать класс, на основе уже существующего. Укажите родительский класс в круглых скобках после имени нового класса.

Реклама

Класс наследник наследует атрибуты своего родительского класса. Вы можете использовать эти атрибуты так, как будто они определены в классе наследнике. Он может переопределять элементы данных и методы родителя.

Синтаксис наследования класса

Классы наследники объявляются так, как и родительские классы. Только, список наследуемых классов, указан после имени класса.

class SubClassName(ParentClass1[, ParentClass2, ...]):

	"""Необязательная строка документации класса""" 

	class_suite

Пример наследования класса в Python

Копировать

class Parent:  # объявляем родительский класс  

    parent_attr = 100  

    def __init__(self):  

        print('Вызов родительского конструктора')  

    def parent_method(self):  

        print('Вызов родительского метода')  

    def set_attr(self, attr):  

        Parent.parent_attr = attr  

    def get_attr(self):  

        print('Атрибут родителя: {}'.format(Parent.parent_attr))  

class Child(Parent):  # объявляем класс наследник  

    def __init__(self):  

        print('Вызов конструктора класса наследника')  

    def child_method(self):  

        print('Вызов метода класса наследника')  

c = Child()  # экземпляр класса Child  

c.child_method()  # вызов метода child_method  

c.parent_method()  # вызов родительского метода parent_method  

c.set_attr(200)  # еще раз вызов родительского метода  

c.get_attr()  # снова вызов родительского метода

Когда этот код выполняется, он выводит следующий результат:

Вызов конструктора класса наследника

Вызов метода класса наследника

Вызов родительского метода

Атрибут родителя: 200

Аналогичным образом вы можете управлять классом с помощью нескольких родительских классов:

class A:        # объявите класс A

...

class B:        # объявите класс B

...

class C(A, B):  # C наследуется от A и B

...

Вы можете использовать функции issubclass() или isinstance() для проверки отношений двух классов и экземпляров.

• Логическая функция issubclass(sub, sup) возвращает значение True, если данный подкласс sub действительно является подклассом sup.
• Логическая функция isinstance(obj, Class) возвращает True, если obj является экземпляром класса Class или является экземпляром подкласса класса.

Переопределение методов

Вы всегда можете переопределить методы родительского класса. В вашем подклассе могут понадобиться специальные функции. Это одна из причин переопределения родительских методов.

Пример переопределения методов:

Копировать

class Parent:  # объявите родительский класс  

    def my_method(self):  

        print('Вызов родительского метода')  

class Child(Parent):  # объявите класс наследник  

    def my_method(self):  

        print('Вызов метода наследника')  

c = Child()  # экземпляр класса Child  

c.my_method()  # метод переопределен классом наследником

Когда этот код выполняется, он производит следующий результат:

Вызов метода наследника

Популярные базовые методы

В данной таблице перечислены некоторые общие функции. Вы можете переопределить их в своих собственных классах.

№	Метод, описание и пример вызова
1	__init__(self [, args...]) — конструктор (с любыми необязательными аргументами) obj = className(args)
2	__del__(self) — деструктор, удаляет объект del obj
3	__repr__(self) — программное представление объекта repr(obj)
4	__str__(self) — строковое представление объекта str(obj)

Пример использования __add__

Предположим, вы создали класс Vector для представления двумерных векторов. Что происходит, когда вы используете дополнительный оператор для их добавления? Скорее всего, Python будет против.

Однако вы можете определить метод __add__ в своем классе для добавления векторов и оператор + будет вести себя так как нужно.

Копировать

class Vector:   

    def __init__(self, a, b):   

        self.a = a   

        self.b = b   

    def __str__(self):    

        return 'Vector ({}, {})'.format(self.a, self.b)  

    def __add__(self, other):   

        return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)   

v1 = Vector(2, 10)   

v2 = Vector(5, -2)    

print(v1 + v2)

При выполнении этого кода, мы получим:

Vector(7, 8)

Приватные методы и атрибуты

Атрибуты класса могут быть не видимыми вне определения класса. Вам нужно указать атрибуты с __ вначале, и эти атрибуты не будут вызваны вне класса.

Пример приватного атрибута:

Реклама

Копировать

class JustCounter:  

    __secret_count = 0  

    def count(self):  

        self.__secret_count += 1  

        print(self.__secret_count)  

counter = JustCounter()  

counter.count()  

counter.count()  

print(counter.__secret_count)

При выполнении данного кода, имеем следующий результат:

1

2

Traceback (most recent call last):

   File "test.py", line 12, in <module>

      print(counter.__secret_count)

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secret_count'

Вы можете получить доступ к таким атрибутам, так object._className__attrName. Если вы замените свою последнюю строку следующим образом, то она будет работать.

Копировать

...

print(counter._JustCounter__secret_count)

При выполнении кода, получаем результат:

1

2

2

Тест на понимание классов

Какое их представленных слов лучше всего подходит для названия класса?

Runner

Run

Параметры функции range могут быть отрицательными целыми числами

Runners

Running