Python入门(9)

第九章 类

　　Python是一个真正面向对象的语言，它只增加了很少的新语法就实现了类。它的类机制是C++ 和Modula-3的类机制的混合。Python的类并不严格限制用户对定义的修改，它依赖于用户自觉不去修改定义。然而Python对类最重要的功能都保持了完全的威力。类继承机制允许多个基类的继承，导出类可以重载基类的任何方法，方法可以调用基类的同名方法。对象可以包含任意多的私有数据。

　　用C++术语说，所有类成员（包括数据成员）是公用的，所有成员函数是虚拟(virtual)的。没有特别的构建函数或销毁函数(destructor)。如同在Modula-3中一样，从对象的方法中要引用对象成员没有简捷的办法：方法函数的必须以对象作为第一个参数，而在调用时则自动提供。象在Smalltalk中一样，类本身也是对象，实际上这里对象的含义比较宽：在Python 中所有的数据类型都是对象。象在C++或Modula-3中一样，内置类型不能作为基类由用户进行扩展。并且，象C++但不象Modula-3，多数有特殊语法的内置函数（如算术算符、下标等）可以作为类成员重定义。

9.1 关于术语

　　Python的对象概念比较广泛，对象不一定非得是类的实例，因为如同C++和Modula-3而不同于Smalltalk，Python的数据类型不都是类，比如基本内置类型整数、列表等不是类，甚至较古怪的类型如文件也不是类。然而，Python所有的数据类型都或多或少地带有一些类似对象的语法。

　　对象是有单独身份的，同一对象可以有多个名字与其联系，这在其他语言中叫做别名。这样做的好处乍一看并不明显，而且对于非可变类型(数字、字符串、序表(tuple))等没有什么差别。但是别名句法对于包含可变对象如列表、字典及涉及程序外部物件如文件、窗口的程序有影响，这可以有利于程序编制，因为别名有些类似指针：比如，传递一个对象变得容易，因为这只是传递了一个指针；如果一个函数修改了作为参数传递来的对象，修改结果可以传递回调用处。这样就不必象Pascal那样使用两种参数传递机制。

9.2 Python作用域与名字空间

　　在引入类之前，我们必须讲一讲Python的作用域规则。类定义很好地利用了名字空间，需要了解Python如何处理作用域和名字空间才能充分理解类的使用。另外，作用域规则也是一个高级Python程序员必须掌握的知识。

　　先给出一些定义。

　　名字空间是从名字到对象的映射。多数名字空间目前是用Python字典类型实现的，不过这一点一般是注意不到的，而且将来可能会改变。下面是名字空间的一些实例：Python中内置的名字（如abs（）等函数，以及内置的例外名）；模块中的全局名；函数调用中的局部变量名。在某种意义上一个对象的所有属性也构成了一个名字空间。关于名字空间最重要的事要知道不同名字空间的名字没有任何联系；例如，两个不同模块可能都定义了一个叫“maximize ”的函数而不会引起混乱，因为模块的用户必须在函数名之前加上模块名作为修饰。

　　另外，在Python中可以把任何一个在句点之后的名字称为属性，例如，在表达式z.real中，real是一个对象z的属性。严格地说，对模块中的名字的引用是属性引用：在表达式modname.funcname 中，modname是一个模块对象，funcname是它的一个属性。在这种情况下在模块属性与模块定义的全局名字之间存在一个直接的映射：它们使用相同的名字空间！

　　属性可以是只读的也可以是可写的。在属性可写的时候，可以对属性赋值。模块属性是可写的：你可以写“modname.the_answer = 42”。可写属性也可以用del语句闪出，如“del modname.the_answer”。

　　名字空间与不同时刻创建，有不同的生存周期。包含Python内置名字的名字空间当Python 解释程序开始时被创建，而且不会被删除。模块的全局名字空间当模块定义被读入时创建，一般情况下模块名字空间也一直存在到解释程序退出。由解释程序的最顶层调用执行的语句，不论是从一个脚本文件读入的还是交互输入的，都属于一个叫做__main__的模块，所以也存在于自己的全局名字空间之中。（内置名字实际上也存在于一个模块中，这个模块叫做__builtin__ ）。

　　函数的局部名字空间当函数被调用时创建，当函数返回或者产生了一个不能在函数内部处理的例外时被删除。（实际上，说是忘记了这个名字空间更符合实际发生的情况。）当然，递归调用在每次递归中有自己的局部名字空间。

　　一个作用域是Python程序中的一个文本区域，其中某个名字空间可以直接访问。“直接访问” 这里指的是使用不加修饰的名字就直接找到名字空间中的对象。

　　虽然作用域是静态定义的，在使用时作用域是动态的。在任何运行时刻，总是恰好有三个作用域在使用中（即恰好有三个名字空间是直接可访问的）：最内层的作用域，最先被搜索，包含局部名字；中层的作用域，其次被搜索，包含当前模块的全局名字；最外层的作用域最后被搜索，包含内置名字。

　　一般情况下，局部作用域引用当前函数的局部名字，其中局部是源程序文本意义上来看的。在函数外部，局部作用域与全局作用域使用相同的名字空间：模块的名字空间。类定义在局部作用域中又增加了另一个名字空间。

　　一定要注意作用域是按照源程序中的文本位置确定的：模块中定义的函数的全局作用域是模块的名字空间，不管这个函数是从哪里调用或者以什么名字调用的。另一方面，对名字的搜索却是在程序运行中动态进行的，不过，Python语言的定义也在演变，将来可能发展到静态名字解析，在“编译”时，所以不要依赖于动态名字解析！（实际上，局部名字已经是静态确定的了）。

　　Python的一个特别之处是赋值总是进入最内层作用域。关于删除也是这样：“del x”从局部作用域对应的名字空间中删除x的名字绑定（注意在Python中可以多个名字对应一个对象，所以删除一个名字只是删除了这个名字与其对象间的联系而不一定删除这个对象。实际上，所有引入新名字的操作都使用局部作用域：特别的，import语句和函数定义把模块名或函数名绑定入局部作用域。（可以使用global语句指明某些变量是属于全局名字空间的）。

9.3 初识类

　　类引入了一些新语法，三种新对象类型，以及一些新的语义。

9.3.1 类定义语法

　　类定义的最简单形式如下：