11. Классы.

Общее понятие класса

• Класс (class) - пользовательский тип описывающий объект.
• На основе классов создаются объекты (экземпляры, class instance).
• Обозначаются ключевым словом class.
• В Python классы также являются объектами.

class Simple(object):
    pass

simple_obj = Simple()

# field will be set only for that particular object
simple_obj.field = "some text"

print simple_obj.field
print isinstance(simple_obj, Simple)
print isinstance(simple_obj, object)

some text
True
True

• В круглых скобках указывается предок.
• Начиная с некоторой версии классы записываются как в этом примере - с явным указанием предка object для всех.
• Это так называемые new-style classes и такую запись следует использовать.

Про определение класса

• Тело класа - последовательность выражений.
• Класс задаётся путём описания выражений внутри его.
• Класс создаётся после последовательного выполнения выражений: обычно это тела функций, иногда поля класса.
• Тело класса задаёт локальное пространство имён для определённых в нём объектов.
• После выполнения тела класса - он создаётся и связывается с переменной указанной в его имени.

Классы как объекты

Поддерживают две основных операции:

1. Обращение к аттрибуту класа - через точку по имени.
2. Создание объекта класса - с помощью круглых скобок, как вызов функции.

Экземпляры классов

• Поддерживают обращение к аттрибуту.
• Аттрибуты могут быть данными и методами.
• Методы != функции.
• Все аттрибуты, которые являются методами, при создании класса задают соответствующий метод.

class Logger(object):
    def log(self, message):
        print "Imitating logger: ", message

logger = Logger()
logger.log("Starting operation")
print "Doing something"
logger.log("Ending operation")

Logger.log(logger, "Calling explicitly from class")

Imitating logger:  Starting operation
Doing something
Imitating logger:  Ending operation
Imitating logger:  Calling explicitly from class

• Экземплярный метод записывается по аналогии с функцией
• Но должен иметь явно указанный первый аргумент self
• self - аналог this из других языков, представляет конкретный объект класса.
• Вызывается через оперататор точка для конкретного объекта.

• Можно явно вызвать от класса и передать объект первым аргументом.

• Классам можно указывать аттрибуты, которые будут доступны из всех объектов этого класса.

• При изменении аттрибутов класса изменения видны и из объектов этого класса.
• Если присвоить значение по имени аттрибута класса объекту класса, то аттрибут класса в этом объекте закроется полем объекта.
• Важно различать понятия аттрибут класса и поле объекта.

Инициализация данных в классе

class Aggregator(object):
    def __init__(self):
        self.total_sum = 0
        self.elements_count = 0

    def add_value(self, value):
        self.total_sum += value
        self.elements_count += 1

    def get_average(self):
        return self.total_sum / self.elements_count

    def get_sum(self):
        return self.total_sum

• __init__ - метод-инициализатор, вызывается после создания объекта для его инициализации.
• В отличие от других языков (конструкторы в C++), инициализатор вызывается уже для созданного объекта.
• Принятый способ задания полей объекта - в инициализаторе.
• Если поле изначально может не существовать, а будет создано в результате некоторой логики, то принято явно создать поле с начальным значением ({} или просто None).
• __init__- представитель так называемых “магических методов”.

Магические методы

• Специальные методы, которые начинаются и заканчиваются с двух нижних подчёркиваний.
• Обычно используются неявно и с их возможностью можно определять некоторое поведение для функций или библиотек.

Примеры: для арифметических операций (add, radd, iadd, mul, div …) etc.

Объект как словарь

• hasattr(object, attrname) - проверить есть ли аттрибут attrname у объекта.
• getattr(object, attrname, [default]) - взять у объекта значение аттрибута (default, если такого нет; можно описать __getattr__).
• setattr(object, name, value) - установить аттрибут name в значение value.

Наследование

• Наследование - способ обобщения, механизм языка позволяющий описать новый класс на основе существующего.
• В Python также поддерживается множественное наследование (более одного предка).
• Во многих случах принято обходиться без наследования - добавляет сложностей - используйте только там, где есть разумная потребность.
• Множественное наследование требуется ещё реже и добавляет ещё больше сложностей.
• Одно из допустимых применений множественного наследования - создание классов-примесей (mixin).

Одиночное наследование

class Parent(object):
    def __init__(self, surname="Doe"):
        self.surname = surname

    def __str__(self):
        return "Surname: {surname}".format(surname=self.surname)

class Child(Parent):
    def __init__(self, name, surname=None):
        if surname is not None:
            super(Child, self).__init__(surname=surname)
        else:
            super(Child, self).__init__()

        self.name = name

    def __str__(self):
        description = super(Child, self).__str__()
        return "Name: {name}, {suffix}".format(name=self.name, suffix=description)

boy = Child("John")
girl = Child("Jane")

print boy
print girl

Name: John, Surname: Doe
Name: Jane, Surname: Doe

• Особая функция super() позволяет получать доступ к родительскому классу явно не указывая его имени.
• Возвращает прокси-объект через который осуществляется обращение к нужному объекту.
• С помощью её обычно вызывается метод предка, который перекрывается в текущем классе.
• Позволяет писать более обобщаемый код.
• Кроме этого, super() используется при множественном наследовании для динамического определения вызываемого объекта.

Множественное наследование

class Mother(object):
    def hello(self):
        print "Hello from mother"

class Father(object):
    def hello(self):
        print "Hello from father"

class Child(Mother, Father):
    def hello(self):
        print "Hello from child"

child = Child()
child.hello()
print child.__class__.__mro__

Hello from child
(<class '__main__.Child'>, <class '__main__.Mother'>, <class '__main__.Father'>, <type 'object'>)

• MRO - method resolution order - некоторый порядок выбора метода при вызове.
• Актуален при множественном наследовании.
• Для new-style classes определяется динамически и задаётся некоторым набором правил.

Приватные поля и методы

• В питоне нет привычных приватных полей и методов.
• Есть соглашение: переменные начинающиеся с нижнего подчёркивания стоит считать внутренними деталями реализации и не обращаться к ним снаружи.

Name mangling

• Есть дополнительный ограничивающий механизм - name mangling (искажение имён).
• Он применяется для переменных, имя которых начинается с двух нижних подчёркиваний.
• Имя таких переменных неявно приводится к другому виду: __name -> _classname__name.
• Доступа из потомков по обычному имени нет совсем.
• Доступ снаружи только по искаженному имени.
• Применяется иногда для избегания коллизий в сложных иерархиях.
• Рекомендуется не злоупотребрять и исползовать только при осознаной необходимости.