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「Python编程」理解对象、类型和协议之基本概念和对象标识

off999 2024-11-17 00:30 18 浏览 0 评论

前言

作为高级编程语言的Python,在使用其编程时,一条核心基本的原则要记牢,即Python世界一切皆对象。而Python编程即操作各种类型的对象(Object)来完成相关任务。Python提供了很多的内置类,除了基本的整数类型、浮点类型、字符串类型、布尔类型外,还有容器型或说集合形类型,如列表、元组、集合以及其它相关特定内置等。另外,我们还可以使用类(class)类创建自己的数据类型。

在拥有一定的Python编程知识后,还应该深入的理解底层的Python对象模型和对象工作的机制。随着编程的深入,还要特别注意定义各种对象的核心行为的“协议”(protocols)。


本文主要内容是关于对象的基本概念以及对象标识和类型,有一定编程知识则易理解。

基本概念

Python存储在程序中的每一块数据都是一个对象。每个对象都有一个标识(identity)、一个类型(也称为类-class)和一个值。例如,即便我们简单地编写

a = 42

则此语句也会创建一个值为42的整数对象。对象的标识是表示其在内存中的位置的数字(可以简单地理解为内存地址)。而a则是一个指向这个特定位置的标签(便于编程和识别的对象名称,简单理解为变量名),要知道的是:该标签不是对象本身的一部分,只是一个名称(变量名称)。

对象的类型(type),也称为对象的类,其定义了对象的内部数据表示以及受支持的方法。当创建特定类型的对象时,该对象称为该类型的“实例”(instance)。创建实例后,其标识是不会改变的。如果一个对象的值可以被修改,那么这个对象就被称为可变的(mutable)。如果值不能被修改,则称该对象为不可变的(immutable)。通常持有对其他对象的引用的对象称为容器(container)。

对象是由它们的属性(Attributes)来表征化描述体现的。属性是与对象有关的值,可通过对象的点运算符(.)来访问使用点(即访问的对象相关的值)。属性可以是一个简单的数据值,比如一个数字,也可以是其他对象。属性还可以是用于执行某些操作的函数。这样的函数常被称为方法(method)。请看下面的例子,来进一步理解对属性的访问:

a = 34 # 创建一个整数对象

n = a.numerator # 获取属性numerator (整数的一个属性)

b = [1, 2, 3] # 创建一个列表对象

b.append(7) # 使用列表对象的append方法添加新元素

对象还可以实现各种操作符(operators)运算,比如+操作符。例如:

c = a + 10 #或复数 c = 13 + 4j

d = b + [4, 5] # d = [1, 2, 3, 4, 5]

尽管操作符使用不同的语法,但它们最终会映射到方法。例如,写a + 10则对应执行整数对象的a.__add__(10)方法实现加法运算。

注意:带有前后下划线的方法,通常是Python的约定,为内置方法,通常很少直接调用

本小节中提到的基本概念,在文中都加粗标识了,将贯穿Python编程的整个过程。

对象标识和类型

Python内置函数id()用于返回对象的唯一标识。该标识符是一个整数,通常对应于对象在内存中的位置。is和is not操作符用于比较两个对象的标识是否一样(同一个对象)。Type()返回对象的类型。还有一个等号(==)对象比较方式需要注意。看下面示例,用于比较两个对象的不同方法:


运行程序输出结果类似如下:

[1, 2, 3]和[1, 2, 3]是相同对象。

[1, 2, 3]和[1, 2, 3]的值相同。

两个对象的类型相同:<class 'list'>

[1, 2, 3]和[1, 2, 3]的值相同。

两个对象的类型相同:<class 'list'>

两个对象的类型相同:<class 'list'>

对象的类型本身就是一个对象,称为对象的类(class)。该对象是唯一定义的,对于给定类型的所有实例总是相同的。类通常特定名称(例如,list,int,dict等),其用于创建相应实例、执行类型检查和类型提示。例如:

items = list()

item = 123

if isinstance(items, list):

items.append(item)

def removeall(items: list, item) -> list:

return [i for i in items if i != item]

“子类型”(subtype)是由继承而定义的类型。它包含了原始类型/父类型的所有特性,外加新增的和/或重新定义的方法(OOP的抽象、封装、继承和多态等特性则会另行介绍)。

为便于理解,这里通过继承简单定义了list的子类型并向其添加新方法,示例如下:

class myList(list):

def removeAll(self,val):

return [i for i in self if i!=val]

#简单应用

items = myList([5, 8, 2, 7, 2, 13, 9])

x = items.removeall(2)

print(x) #输出结果为:[5,8,7,13,9]

if isinstance(items,list):

print(f'{type(items)} is list的子类。') # <class '__main__.myList'> is list的子类。

isinstance(instance, type)函数是根据类型检查值的首选方法,它可以识别子类型。它还可以检查许多可能的类型,如:

if isinstance(items, (list, tuple)):

maxval = max(items)

最后提醒一下:

类型检查通常没有你想象的那么有用。首先,过多的检查会影响性能。其次,程序并不总是定义符合良好类型层次结构的对象。例如,如果上面的isinstance(items, list)语句的目的是测试items是否为“类似列表”,那就不能用于具有与列表相同编程接口,但不直接继承内置列表类型的对象(例如来自collections模块的deque实例,虽然接口一样,但类型不一样,所以不能用统一模式写代码)。

概要总结

最后简单总结一下:基于Python编程中“一切则对象”的原则,简要介绍了对象相关的基本概念构成(类型、类、实例、属性、方法、标识、可变性等),以及对象的相关标识和比较方法。本篇就介绍这么些了,欢迎转发、留言,下次见。

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