Python面向物件基礎：編碼細節和注意事項
在前面，我用了3篇文章解釋python的面向物件：
- ofollow,noindex" target="_blank">面向物件：從程式碼複用開始
- 面向物件：設定物件屬性
- 類和物件的名稱空間
本篇是第4篇，用一個完整的示例來解釋面向物件的一些細節。
例子的模型是父類Employe和子類Manager，從類的定義開始，一步步完善直到類變得完整。
定義Person類
現在，假設Employe類有3個屬性：名字name、職稱job和月薪水pay。
定義這個類：
class Employe(): def __init__(self, name, job=None, pay=0): self.name = name self.job = job self.pay = pay
這裡為__init__()
的job引數提供了預設值：None，表示這個員工目前沒有職稱。對於沒有職稱的人，pay當然也應該是0。這樣建立Employe物件的時候，可以只給引數name。
例如：
if __name__ == "__main__":
longshuai = Employe("Ma Longshuai")
xiaofang = Employe("Gao Xiaofang", job="accountant", pay=15000)
上面的if判斷表示這個py檔案如果當作可執行程式而不是模組，則執行if內的語句，如果是以模組的方式匯入這個檔案，則if內的語句不執行。這種用法在測試模組程式碼的時候非常方便。
執行該py檔案，得到結果：
<__main__.Employe object at 0x01321690> <__main__.Employe object at 0x01321610>
新增方法
每個Employe物件的name屬性由姓、名組成，中間空格分隔，現在想取出每個物件的名。對於普通的姓 名
字串，可以使用字串工具的split()函式來處理。
例如：
>>> name = "Ma Longshuai" >>> name.split()[-1] 'Longshuai'
於是可以在longshuai和xiaofang這兩個Employe物件上：
print(longshuai.name.split()[-1]) print(xiaofang.name.split()[-1])
結果：
Longshuai Xiaofang
與之類似的，如果想要為員工按10%加薪水，可以在每個Employe物件上：
xiaofang.pay *= 1.1 print(xiaofang.pay)
無論是擷取name的名部分，還是加薪水的操作，都是Employe共用的，每個員工都可以這樣來操作。所以，更合理的方式是將它們定義為類的方法，以便後續的程式碼複用：
class Employe():
def __init__(self, name, job=None, pay=0):
self.name = name
self.job = job
self.pay = pay
def lastName(self):
return self.name.split()[-1]
def giveRaise(self, percent):
self.pay = int(self.pay * (1 + percent))
if __name__ == "__main__":
longshuai = Employe("Ma Longshuai")
xiaofang = Employe("Gao Xiaofang", job="accountant", pay=15000)
print(longshuai.lastName())
print(xiaofang.lastName())
xiaofang.giveRaise(0.10)
print(xiaofang.pay)
上面的giveRaise()方法中使用了int()進行型別轉換，因為整數乘以一個小數，返回結果會是一個小數(例如15000 * 0.1 = 1500.0
)。這裡我們不想要這個小數，所以使用int()轉換成整數。
定義子類並重寫父類方法
現在定義Employe的子類Manager。
class Manager(Employe):
Manager的薪水計算方式是在原有薪水上再加一個獎金白分別，所以要重寫父類的giveRaise()方法。有兩種方式可以重寫：
- 完全否定父類方法
- 在父類方法的基礎上進行擴充套件
雖然有了父類的方法，拷貝修改很方便，但第一種重寫方式仍然是不合理的。合理的方式是採用第二種。
下面是第一種方式重寫：
class Manager(Employe): def giveRaise(self, percent, bonus=0.10): self.pay = int(self.pay * (1 + percent + bonus))
這種重寫方式邏輯很簡單，但是完全否定了父類的giveRaise()方法，完完全全地重新定義了自己的方法。這種方式不合理，因為如果修改了Employe中的giveRaise()計算方法，Manager中的giveRaise()方法也要修改。
下面是第二種在父類方法基礎上擴充套件，這是合理的重寫方式。
class Manager(Employe): def giveRaise(self, percent, bonus=0.10): Employe.giveRaise(self, percent + bonus)
第二種方式是在自己的giveRaise()方法中呼叫父類的giveRaise()方法。這樣的的好處是在需要修改薪水計算方式時，要麼只需修改Employe中的，要麼只需修改Manager中的，不會同時修改多個。
另外注意，上面是通過硬編碼的類名Employe來呼叫父類方法的，python中沒有其它方法，只能通過這種硬編碼的方式。但好在並沒有任何影響。因為呼叫時明確指定了第一個引數為self，而self代表的是物件自身，所以邏輯上仍然是對本物件的屬性self.pay進行修改。
測試下：
if __name__ == "__main__":
wugui = Manager("Wu Xiaogui", "mgr", 15000)
wugui.giveRaise(0.1, 0.1)
print(wugui.pay)
一般在重寫方法的時候，只要允許，就應該選擇在父類基礎上進行擴充套件重寫。如果真的需要定義完全不同的方法，可以不要重寫，而是在子類中定義新的方法。當然，如果真的有需求要重寫，且又要否定父類方法，那也沒辦法，不過這種情況基本上都是因為在類的設計上不合理。
定製子類構造方法
對於子類Manager，每次建立物件的時候其實沒有必要去傳遞一個引數"job=mgr"的引數，因為這是這個子類自然具備的。於是，在構造Manager物件的時候，可以讓它自動設定"job=mgr"。
所以，在Manager類中重寫__init__()
。既然涉及到了重寫，就有兩種方式：(1)完全否定父類方法，(2)在父類方法上擴充套件。無論何時，總應當選第二種。
以下是Manager類的定義：
class Manager(Employe): def __init__(self, name, pay): Employe.__init__(self, name, "mgr", pay) def giveRaise(self, percent, bonus=0.10): Employe.giveRaise(self, percent + bonus)
現在構造Manager物件的時候，只需給name和pay就可以：
if __name__ == "__main__":
wugui = Manager("Wu Xiaogui", 15000)
wugui.giveRaise(0.1, 0.1)
print(wugui.pay)
子類必須重寫方法
有些父類中的方法可能會要求子類必須重寫。
本文的這個示例不好解釋這一點。下面簡單用父類Animal、子類Horse、子類Sheep、子類Cow來說明，這個例子來源於我寫的面向物件相關的第一篇文章：從程式碼複用開始。
現在要為動物定義叫聲speak()方法，方法的作用是輸出"誰發出了什麼聲音"。看程式碼即可理解：
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
print(self.name + " speak " + self.sound())
def sound(self):
raise NotImplementedError("you must override this method")
在這段程式碼中，speak()方法呼叫了sound()方法，但Animal類中的sound()方法卻明確丟擲異常"你必須自己實現這個方法"。
為什麼呢？因為每種動物發出的叫聲不同，而這裡又是通過方法來返回叫聲的，不是通過屬性來表示叫聲的，所以每個子類必須定義自己的叫聲。如果子類不定義sound()，子類物件呼叫self.sound()
就會搜尋到父類Animal的名稱空間上，而父類的sound()會丟擲錯誤。
現在在子類中重寫sound()，但是Cow不重寫。
class Horse(Animal): def sound(self): return "neigh" class Sheep(Animal): def sound(self): return "baaaah" class Cow(Animal): pass
測試：
h = Horse("horseA")
h.speak()
s = Sheep("sheepA")
s.speak()
c = Cow("cowA")
c.speak()
結果正如預期，h.speak()和s.speak()都正常輸出，但c.speak()會丟擲"you must override this method"的異常。
再考慮一下，如果父類中不定義sound()會如何？同樣會在c.speak()時丟擲錯誤。雖然都會終止程式，但是這已經脫離了面向物件的程式碼複用原則：對於物件公有的屬性，都應該抽取到類中，對於類所公有的屬性，都應該抽取到父類中。sound()顯然是每種動物都應該具備的屬性，要麼定義為子類變數，要麼通過類方法來返回。
之前也提到過，如果可以，儘量不要定義類變數，因為這破壞了面向物件的封裝原則，打開了"黑匣子"。所以最合理的方法，還是每個子類重寫父類的sound()，且父類中的sound()強制要求子類重寫。
運算子過載
如果用print()去輸出我們自定義的類的物件，比如Employe物件，得到的都是一個元資料資訊，比如包括型別和地址。
例如：
print(longshuai) print(xiaofang) ## 結果： <__main__.Employe object at 0x01321690> <__main__.Employe object at 0x01321610>
我們可以自定義print()如何輸出物件，只需定義類的__str__()
方法即可。只要在類中自定義了這個方法，print()輸出物件的時候，就會自動呼叫這個__str__()
取得返回值，並將返回值輸出。
例如，在輸出每個Employe物件的時候，都輸出它的name、job、pay，並以一種自定義的格式輸出。
class Employe(): def __init__(self, name, job=None, pay=0): self.name = name self.job = job self.pay = pay def lastName(self): return self.name.split()[-1] def giveRaise(self, percent): self.pay = int(self.pay * (1 + percent)) ## 過載__str__()方法 def __str__(self): return "[Employe: %s, %s, %s]" % (self.name, self.job, self.pay)
現在再print()輸出物件，將得到這個物件的資訊，而不是這個物件的元資料：
print(longshuai) print(xiaofang) ## 結果： [Employe: Ma Longshuai, None, 0] [Employe: Gao Xiaofang, accountant, 15000]
實際上，print()總是會呼叫物件的__str__()
，如果類中沒有定義__str__()
，就會查詢父類中的__str__()
。這裡Employe的父類是祖先類object，它正好有一個__str__()
：
>>> object.__dict__["__str__"] <slot wrapper '__str__' of 'object' objects>
換句話說，當Employe中定義了__str__()
，就意味著過載了父類object的__str__()
方法。而這個方法正好是被print()呼叫的，於是將這種行為稱之為"運算子過載
"。
可能從print()上感受不到為什麼是運算子，換一個例子就很好理解了。__add__()
是決定加號+
運算模式的，比如3 + 2
之所以是5，是因為int類中定義了__add__()
。
>>> a=3 >>> type(a) <class 'int'> >>> int.__dict__["__add__"] <slot wrapper '__add__' of 'int' objects>
這使得每次做數值加法運算的時候，都會呼叫這個__add__()
來決定如何做加法：
實際上在類中定義建構函式__init__()
也是運算子過載，它在每次建立物件的時候被呼叫。
還有很多運算子可以過載，加減乘除、字串串聯、大小比較等等和運算子有關、無關的都可以被過載。在後面，會專門用一篇文章來介紹運算子過載。
序列化
物件也是一種資料結構，資料結構可以進行序列化。通過將物件序列化，可以實現物件的本地永續性儲存，還可以通過網路套接字傳送給網路對端，然後通過反序列化可以還原得到完全相同的原始資料。
序列化非本文內容，此處僅是介紹一下該功能，後面我會寫幾篇專門介紹python序列化的文章。