Python наследование объектов

Инкапсуляция, наследование, полиморфизм

Недавно мы говорили об основах объектно-ориентированного программирования в python, теперь продолжим эту тему и поговорим о таких понятиях ООП, как инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Инкапсуляция — ограничение доступа к составляющим объект компонентам (методам и переменным). Инкапсуляция делает некоторые из компонент доступными только внутри класса.

Инкапсуляция в Python работает лишь на уровне соглашения между программистами о том, какие атрибуты являются общедоступными, а какие — внутренними.

Одиночное подчеркивание в начале имени атрибута говорит о том, что переменная или метод не предназначен для использования вне методов класса, однако атрибут доступен по этому имени.

Двойное подчеркивание в начале имени атрибута даёт большую защиту: атрибут становится недоступным по этому имени.

Однако полностью это не защищает, так как атрибут всё равно остаётся доступным под именем _ИмяКласса__ИмяАтрибута:

Наследование подразумевает то, что дочерний класс содержит все атрибуты родительского класса, при этом некоторые из них могут быть переопределены или добавлены в дочернем. Например, мы можем создать свой класс, похожий на словарь:

Класс Mydict ведёт себя точно так же, как и словарь, за исключением того, что метод get по умолчанию возвращает не None, а 0.

Полиморфизм — разное поведение одного и того же метода в разных классах. Например, мы можем сложить два числа, и можем сложить две строки. При этом получим разный результат, так как числа и строки являются разными классами.

Обсуждение вопросов, не связанных со статьёй (в т.ч. комментарии типа «Помогите!»), ведётся на форуме pythonworld.club, а не в комментариях.

Для вставки кода на Python в комментарий заключайте его в теги

Python: ООП – наследование классов

Наследование в ООП

Понимание наследования в ООП и классах Python обязательно для понимания.

Рассмотрим простые примеры наследования.

В нём мы уже сталкиваемся с понятием “ наследование “,так как при создании объекта class_instance_def = thisIsClass() – он наследует все атрибуты класса, к которым мы потом обращаемся:

Однако, для полноценного понимания и использования наследования в классах – необходимо создать новый класс, который сможет использовать атрибуты своего родительского (или “супер“) класса.

Для этого – создадим новый класс, после имени которого в скобках укажем имя родительского класса:

Множественное наследование

Подклассу можно указать несколько родительских классов – в таком случае он унаследует все их атрибуты:

Создадим новый код, для удобства чтения:

Примечание: вместо имён методов ext_N можно было использовать одно и то же имя. Но это уже относится к полиформизму и переопределению методов классов, которые будут рассмотрены позже.

Поиск атрибутов среди классов

При вызове объекта с атрибутом – интерпретатор бует искать указанный атрибут в описании самого класса, из которого был создан объект; потом – слева направо в указанных ему родительских объектках, потом – в родительских объектах этих родительских объектов (если они есть).

В случае, если аргумент не был найден нигде – будет выдана ошибка:

Как и в других случаях с классами – для сабклассов можно создавать новые атрибуты:

Класс Python наследует объект

Есть ли причина, по которой объявление класса должно наследовать от object ?

Я только что нашел код, который делает это, и я не могу найти вескую причину.

Есть ли причина, по которой объявление класса должно наследовать от object ?

В Python 3, помимо совместимости между Python 2 и 3, нет. В Python 2 есть много причин.

История Python 2.x:

В Python 2.x(начиная с 2.2 и выше) существуют два стиля классов в зависимости от наличия или отсутствия встроенного типа в качестве базовый класс:

классический стиль: у них встроенный тип нет в качестве базового класса:

«новый» стиль: у них есть встроенный тип в качестве базового класса, означающий, что прямо или косвенно они имеют object в качестве базового класса:

Без сомнения, при написании класса вы всегда захотите перейти на классы нового стиля. Преимущества для этого многочисленны, чтобы перечислить некоторые из них:

Поддержка дескрипторов. В частности, с дескрипторами возможны следующие конструкции:

• classmethod : метод, который получает класс как неявный аргумент вместо экземпляра.
• staticmethod : метод, который не получает неявный аргумент self в качестве первого аргумента.
• с property : создайте функции для управления получением, настройкой и удалением атрибута.
• __slots__ : сохраняет потребление памяти в классе, а также обеспечивает более быстрый доступ к атрибутам. Конечно, налагает ограничения.

__new__ static method: позволяет настроить, как создаются экземпляры классов.

Порядок разрешения метода (MRO): в каком порядке будут выполняться поиск базовых классов класса при попытке решить, какой метод звонить.

Если вы не наследуете от object , забудьте об этом. Более подробное описание предыдущих пунктов маркера наряду с другими привилегиями «новых» классов стиля можно найти здесь.

Одним из недостатков классов нового стиля является то, что сам класс больше требует памяти. Если вы не создаете много объектов класса, я сомневаюсь, что это будет проблемой, и это негативное погружение в море положительных результатов.

История Python 3.x:

В Python 3 все упрощается. Существуют только классы нового типа (называются явно как классы), поэтому единственная разница в добавлении object требует ввода еще 8 символов. Это:

полностью эквивалентен (кроме их имени:-) к этому:

все имеют object в своих __bases__ .

Итак, что мне делать?

В Python 2: явно наследуется от object явно. Получите льготы.

В Python 3: наследуйте от object , если вы пишете код, который пытается быть агностиком Python, то есть он должен работать как в Python 2, так и в Python 3. В противном случае, t, это действительно не имеет значения.

Python 3.x:
class MyClass(object): = класс нового стиля
class MyClass: = класс нового стиля (неявно наследуется от объекта)

Python 2.x:
class MyClass(object): = класс нового стиля
class MyClass: = OLD-STYLE CLASS

При определении базовых классов в Python 3.x вы можете отбросить объект из определения. Однако это может открыть дверь для серьезной проблемы с отслеживанием проблем.

Python представила классы нового стиля в Python 2.2, и теперь классы старого стиля действительно довольно старые. Обсуждение классов старого стиля похоронено в документах 2.x и не существует в документах 3.x.

Проблема заключается в том, что синтаксис для классов старого стиля в Python 2.x аналогичен альтернативному синтаксису для классов нового стиля в Python 3.x. Python 2.x по-прежнему очень широко используется (например, GAE, Web2Py), и любой код (или кодер), невольно приводящие определения классов стиля 3.x к коду 2.x, будут в конечном итоге иметь некоторые серьезно устаревшие базовые объекты. И поскольку классы старого стиля arent на любом радаре, они, вероятно, не знают, что их поразило.

Так просто произнесите его длинным путем и сохраните некоторые 2.x разработчики слез.

Да, это объект «нового стиля». Это была функция, введенная в python2.2.

Объекты нового стиля имеют другую объектную модель для классических объектов, а некоторые вещи не будут работать должным образом с объектами старого стиля, например super() , @property и дескрипторами. См. в этой статье для хорошего описания того, что представляет собой новый класс стиля.

Первоначальное исполнение класса Python было нарушено во многих серьезных пути. К тому времени, когда эта ошибка была признана, было уже слишком поздно, и они должны были поддержать его. Чтобы решить проблему, им необходимо было некоторый стиль «нового класса», чтобы «старые классы» продолжали работать но вы можете использовать новую более правильную версию.

Они решили, что они будут использовать слово «объект», нижнее «класс», который вы наследуете, чтобы создать класс. Это сбивает с толку, но класс наследует от класса с именем «object», чтобы создать класс, но это не предмет на самом деле его класс, но не забывайте наследовать из объекта.

Также, чтобы вы знали, в чем разница между классами нового стиля и классами старого стиля, это то, что классы нового стиля всегда наследуются от класса object или из другого класса, унаследованного от object :

В то время как базовый класс в старом стиле выглядит следующим образом:

И дочерний класс старого стиля выглядит следующим образом:

Вы можете видеть, что базовый класс Old Style не наследуется ни от какого другого класса, однако классы Old Style могут, конечно, наследовать друг от друга. Наследование объекта гарантирует, что определенная функциональность доступна в каждом классе Python. Новые классы стиля были введены в Python 2.2

Программирование на Python: Часть 6. Классы

Этот контент является частью # из серии # статей:

Этот контент является частью серии:

Следите за выходом новых статей этой серии.

Мы переходим к одной из самых интересных тем цикла — объектно-ориентированному программированию (ООП) в Python. С точки зрения ООП, класс представляет собой коллекцию данных. Использование классов дает нам прежде всего преимущества абстрактного подхода в программировании.

1. Полиморфизм: в разных объектах одна и та же операция может выполнять различные функции. Слово «полиморфизм» имеет греческую природу и означает «имеющий многие формы». Простым примером полиморфизма может служить функция count() , выполняющая одинаковое действие для различных типов обьектов: ‘abc’.count(‘a’) и [1, 2, ‘a’].count(‘a’) . Оператор плюс полиморфичен при сложении чисел и при сложении строк.
2. Инкапсуляция: можно скрыть ненужные внутренние подробности работы объекта от окружающего мира. Это второй основной принцип абстракции. Он основан на использовании атрибутов внутри класса. Атрибуты могут иметь различные состояния в промежутках между вызовами методов класса, вследствие чего сам объект данного класса также получает различные состояния — state.
3. Наследование: можно создавать специализированные классы на основе базовых. Это позволяет нам избегать написания повторного кода.
4. Композиция: объект может быть составным и включать в себя другие объекты.

Объектно-ориентированный подход в программировании подразумевает следующий алгоритм действий.

1. Описывается проблема с помощью обычного языка с использованием понятий, действий, прилагательных.
2. На основе понятий формулируются классы.
3. На основе действий проектируются методы.
4. Реализуются методы и атрибуты.

Мы получили скелет — объектную модель. На основе этой модели реализуется наследование. Для проверки модели:

1. пишется так называемый use cases — сценарий возможного поведения модели, где проверяется вся функциональность;
2. функционал при этом может быть исправлен либо добавлен.

Объектно-ориентированный подход хорош там, где проект подразумевает долгосрочное развитие, состоит из большого количества библиотек и внутренних связей.

Механизм классов языка Python представляет собой смесь механизмов классов C++ и Modula-3. Наиболее важные особенности классов в питоне:

1. множественное наследование;
2. производный класс может переопределить любые методы базовых классов;
3. в любом месте можно вызвать метод с тем же именем базового класса;
4. все атрибуты класса в питоне по умолчанию являются public, т.е. доступны отовсюду; все методы — виртуальные, т.е. перегружают базовые.

Сегодня мы рассмотрим следующие аспекты объектно-ориентированного программирования.

1. Что такое класс.
2. Атрибуты класса.
3. self.
4. Наследование.
5. ООП в действии: пример создания классов.

1. Что такое класс

Класс — это пользовательский тип. Простейшая модель определения класса выглядит следующим образом:

Каждая такая запись генерирует свой объект класса. Отличие от C++ в том, что в плюсах описание класса — это лишь объявление, а в питоне — это создание объекта. Есть также другой тип объекта — инстанс класса, который генерируется при вызове:

Объект класса и инстанс класса — это два разных объекта. Первый генерируется на этапе объявления класса, второй — при вызове имени класса. Объект класса может быть один, инстансов класса может быть сколько угодно.

Инструкция — это, как правило, определение функции. При определении класса создается новое пространство имен и создается объект-класс, который является оболочкой для всех инструкций.

Объекты классов поддерживают два вида операций:

• доступ к атрибутам;
• создание экземпляра класса.

2. Атрибуты класса

Атрибуты класса бывают двух видов:

Атрибуты данных обычно записываются сверху. Память для атрибутов выделяется в момент их первого присваивания — либо снаружи, либо внутри метода. Методы начинаются со служебного слова def.

Доступ к атрибутам выполняется по схеме obj.attrname.

Здесь Simple.var и Simple.f — пользовательские атрибуты. Есть также стандартные атрибуты:

Создание экземпляра класса похоже на то, как будто мы делаем вызов функций:

Будет создан пустой объект smpl. Если мы хотим, чтобы при создании выполнялись какие-то действия, нужно определить конструктор, который будет вызываться автоматически:

При создании объекта smpl будет создан пустой список list. Конструктору можно передать аргументы:

Атрибут данных можно сделать приватным (private) — т.е. недоступным снаружи — для этого слева нужно поставить два символа подчеркивания:

Последняя строка вызовет исключение — атрибут __private_attr годен только для внутреннего использования.

Методы необязательно определять внутри тела класса:

Пустой класс можно использовать в качестве заготовки для структуры данных:

Обычно первый аргумент в имени метода — self. Как говорит автор языка Гвидо Ван Россум, это не более чем соглашение: имя self не имеет абсолютно никакого специального значения.

self полезен для того, чтобы обращаться к другим атрибутам класса:

Self — это аналог «this» в C++.

Определение производного класса выглядит следующим образом:

Если базовый класс определен не в текущем модуле:

Разрешение имен атрибутов работает сверху вниз: если атрибут не найден в текущем классе, поиск продолжается в базовом классе, и так далее по рекурсии. Производные классы могут переопределить методы базовых классов — все методы являются в этом смысле виртуальными. Вызвать метод базового класса можно с префиксом:

В питоне существует ограниченная поддержка множественного наследования:

Поиск атрибута производится в следующем порядке:

1. в Derived;
2. в Base1, затем рекурсивно в базовых классах Base1;
3. в Base2, затем рекурсивно в базовых классах Base2
4. и т.д.

Создадим два класса: Person — хранит общую информацию о людях — имя, профессия, зарплата; класс Manager — специализированный производный класс. В классе Person мы создадим свою версию для стандартной встроенной функции str, которая есть по умолчанию в любом питоновском классе — для этого она будет иметь префикс с двумя символами подчеркивания слева и справа. Когда мы попытаемся распечатать инстанс класса, будет вызвана __str__.

Создаем первый инстанс класса Person:

Создаем второй инстанс класса Person:

Вызываем перегруженную функцию __str__;

Создаем инстанс класса Manager:

Основные свойства ООП — полиморфизм, наследование, инкапсуляция. Класс — это пользовательский тип, состоящий из методов и атрибутов. Инстанс класса создается путем вызова имени класса как функции с параметрами. Объект состоит из атрибутов и методов. Атрибут — это переменная, метод — это функция. Отличия метода от функции в том, что у него есть первый параметр — self. Полиморфизм позволяет нам работать с различными типами объектов так, что нам не нужно задумываться о том, к какому типу они принадлежат. Объекты могут скрывать (инкапсулировать) свое внутреннее состояние. Это достигается за счет того, что доступ к атрибутам осуществляется не напрямую, а через методы. Класс может быть производным от одного или нескольких классов. Производный класс наследует все методы базового класса. Базовых классов может быть несколько. Объектный дизайн должен быть прозрачным, понятным и описан, что называется, в ‘терминах человеческого языка’.

В следующей статье мы расскажем о работе со специальными методами и атрибутами классов. Код примеров проверялся на версии питона 2.6.

Наследование – важная составляющая объектно-ориентированного программирования. Так или иначе мы уже сталкивались с ним, ведь объекты наследуют атрибуты своих классов. Однако обычно под наследованием в ООП понимается наличие классов и подклассов. Также их называют супер- или надклассами и классами, а также родительскими и дочерними классами.

Суть наследования здесь схожа с наследованием объектами от классов. Дочерние классы наследуют атрибуты родительских, а также могут переопредять атрибуты и добавлять свои.

Простое наследование методов родительского класса

В качестве примера рассмотрим разработку класса столов и его двух подклассов – кухонных и письменных столов. Все столы, независимо от своего типа, имеют длину, ширину и высоту. Пусть для письменных столов важна площадь поверхности, а для кухонных – количество посадочных мест. Общее вынесем в класс, частное – в подклассы.

Связь между родительским и дочерним классом устанавливается через дочерний: родительские классы перечисляются в скобках после его имени.

В данном случае классы KitchenTable и DeskTable не имеют своих собственных конструкторов, поэтому наследуют его от родительского класса. При создании экземпляров этих столов, передавать аргументы для __init__() обязательно, иначе возникнет ошибка:

Несомненно можно создавать столы и от родительского класса Table. Однако он не будет, согласно неким родственным связям, иметь доступ к методам setPlaces() и square(). Точно также как объект класса KitchenTable не имеет доступа к единоличным атрибутам сестринского класса DeskTable.

В этом смысле терминология «родительский и дочерний класс» не совсем верна. Наследование в ООП – это скорее аналог систематизации и классификации наподобие той, что есть в живой природе. Все млекопитающие имеют четырехкамерное сердце, но только носороги – рог.

Полное переопределение метода надкласса

Что если в подклассе нам не подходит код метода его надкласса. Допустим, мы вводим еще один класс столов, который является дочерним по отношению к DeskTable. Пусть это будут компьютерные столы, при вычислении рабочей поверхности которых надо отнимать заданную величину. Имеет смысл внести в этот новый подкласс его собственный метод square():

При создании объекта типа ComputerTable по-прежнему требуется указывать параметры, так как интерпретатор в поисках конструктора пойдет по дереву наследования сначала в родителя, а потом в прародителя и найдет там метод __init__().

Однако когда будет вызываться метод square(), то поскольку он будет обнаружен в самом ComputerTable, то метод square() из DeskTable останется невидимым, т. е. для объектов класса ComputerTable он окажется переопределенным.

Дополнение, оно же расширение, метода

Если посмотреть на вычисление площади, то часть кода надкласса дублируется в подклассе. Этого можно избежать, если вызвать родительский метод, а потом дополнить его:

Здесь вызывается метод другого класса, а потом дополняется своими выражениями. В данном случае вычитанием.

Рассмотрим другой пример. Допустим, в классе KitchenTable нам не нужен метод, поле places должно устанавливаться при создании объекта в конструкторе. В классе можно создать собсвенный конструктор с чистого листа, чем переопределить родительский:

Однако это не лучший способ, если дублируется почти весь конструктор надкласса. Проще вызвать родительский конструктор, после чего дополнить своим кодом:

Теперь при создании объекта типа KitchenTable надо указывать в конструкторе четыре аргумента. Три из них будут переданы выше по лестнице наследования, а четвертый оприходован на месте.

Практическая работа

Разработайте программу по следующему описанию.

В некой игре-стратегии есть солдаты и герои. У всех есть свойство, содержащее уникальный номер объекта, и свойство, в котором хранится принадлежность команде. У солдат есть метод «иду за героем», который в качестве аргумента принимает объект типа «герой». У героев есть метод увеличения собственного уровня.

В основной ветке программы создается по одному герою для каждой команды. В цикле генерируются объекты-солдаты. Их принадлежность команде определяется случайно. Солдаты разных команд добавляются в разные списки.

Измеряется длина списков солдат противоборствующих команд и выводится на экран. У героя, принадлежащего команде с более длинным списком, поднимается уровень.

Отправьте одного из солдат первого героя следовать за ним. Выведите на экран идентификационные номера этих двух юнитов.

Курс с примерами решений практических работ: android-приложение, pdf-версия.

Наследование и полиморфизм в Python

View more Tutorials:

2- Наследование в Python

Python позволяет вам создать расширенный класс из одного или многих других классов. Этот класс называется производный класс (derived class) или просто подкласс .

Подкласс унаследует атрибуты, методы, и другие члены из родительского класса. Он так же может переопределять (override) методы родительского класса. Если подкласс не определяет свой конструктор, он унаследует конструктор родительского класса по умолчанию.

Python наследование объектов

Здравствуйте! Есть Была у меня следующая задача: надо было спарсить кучу данных и организовать их в классы, а позже загрузить в БД. Вроде бы, ничего сложного, но в этот день я даже забыл поесть, а почему — смотрите под кат, потому что я сделяль.

Данных, конечно же, было много, но задачу это никак не усложнило, усложнило то, что один и тот же элемент можно было найти в разных уголках сайта. Эти данные можно сравнить с аккаунтами в социальных сетях. Один и тот же аккаунт может оставить свой след везде — и лайки на разных страничках пооставлять, и комментарии везде написать, и на стенку разным людям что-нибудь повесить. И нужно, чтобы всё это был один и тот же объект в нашей программе и чтобы он никак не дублировался. Вроде бы, всё просто, проверяй себе, был ли найден этот элемент уже — и всё. Но это некрасиво, это не тру. Да и противоречит философии Python. Хотелось красивого решения, что-то, что просто запрещало бы создание элемента, который уже существует или просто не создавало бы его, всю инициализацию игнорировало бы, а внутренний конструктор возвращал уже существующий элемент.

Приведу пример. У меня есть, например, сущность.

И каждая такая сущность имеет свой уникальный id.

В итоге, находя две одинаковых сущности в разных местах, мы создаём 2 абсолютно одинаковых объекта. Первое, что нужно, это добавить какое-то хранилище объектов:

Новый объект в python создаётся в функции __new__ класса, эта функция должна вернуть новый созданный объект, и именно в ней нам и надо копаться для переопределения поведения создания элемента.

Вот, вроде бы, и всё, задача решена. Думал я первые 20 минут. При расширении программы и увеличении классов я стал получать ошибку наподобии: __init__() required N positional argument

Проблема заставила меня выйти в google с поиском того, что, может, я сделал совсем всё против правил. Оказалось, да. Они мне говорят, чтобы я не лез в метод __new__ без нужды, а альтернативу предложили Factory pattern.

Вкратце, Factory pattern состоит в том, что мы выделяем место, которое управляет созданием объектов. Для Python они предложили вот такой пример

Нам позволено создавать объекты только с помощью методов класса Factory. При том, что мы можем абсолютно его не использовать и создавать объекты напрямую. В общем, такое решение, может, и правильное, но мне не понравилось, поэтому я решил поискать решение в собственном коде.

Немного изучения процесса создания дало мне ответ. Создание объекта (вкратце) происходит следующим образом: сначала вызывается метод __new__, в который передаётся класс и все аргументы конструктора, этот метод создаёт объект и возвращает его. Позже вызывается метод __init__ класса, к которому принадлежит объект.

Проблема вылезла при следующем действии. Например, я добавляю класс Cat

Как видите, конструкторы у классов разные. Представим, что мы уже создали объект Animal с id=1. Позже создаём элемент Cat с id=1.

Объект класса Animal с id=1 уже существует, так что по логике вещей объект класса Cat не должен создаться. В общем, он этого и не делает, а завершает ошибку с тем, что __init__ передано разное количество аргументов.

Как Вы поняли, он пытается создать элемент класса Cat, но позже вызывает конструктор класса Animal. Мало того, что он вызывает не тот конструктор, совсем плохим результатом является то, что даже если бы мы снова создавали Animal с id=1, конструктор для одного и того же объекта вызвался повторно. И, возможно, перезаписал бы все данные и сделал бы нежелательные действия.

Нехорошо. Ещё есть смысл отступить и создать фабрику по производству объектов.
Но ведь мы пишем на Python, самом гибком и красивом языке, почему мы должны идти на уступки.

Как оказалось, решение есть:

Вызов конструктора отключить было невозможно, после выполнения __new__ беспрекословно шёл вызов функции __init__ из класса созданного (или нет, как в нашем случае) объекта. Выход был один — заменить __init__ в классе созданного объекта. Чтобы не потерять конструктор класса, я его сохранил в какую-нибудь переменную и позже вместо него подсунул фейковый конструктор, который потом вызывался при «создании» объекта. Но фейковый конструктор не пустой, он именно и занимается тем, что возвращает старый конструктор на своё место.

Скажу напоследок, что, возможно, я крайне не прав, я заочно понял, что мой код противоречит предостережениям, даже в официальных сообществах разработчиков Python говорят, что трогать __new__ можно только при наследовании от итеративных типов, типа списков, кортежей и т.п. Но, как мне кажется, иногда стоит перейти рамки приличия лишь для того, чтобы позже можно было спокойно писать.