详解Python类定义中的各种方法

首先应该明确，在面向对象程序设计中，函数和方法这两个概念是有本质区别的。方法一般指与特定实例绑定的函数，通过对象调用方法时，对象本身将被作为第一个参数传递过去，普通函数并不具备这个特点。

>>> class Demo:

pass

>>> t = Demo()

>>> def test(self, v):

self.value = v

>>> t.test = test   #动态增加普通函数

>>> t.test

<function test at 0x00000000034B7EA0>

>>> t.test(t, 3)

>>> print(t.value)

3

>>> import types

>>> t.test = types.MethodType(test, t)     #动态增加绑定的方法

>>> t.test

<bound method test of <__main__.Demo object at 0x000000000074F9E8>>

>>> t.test(5)

>>> print(t.value)

5

Python类的成员方法常用的类型有公有方法、私有方法、静态方法、类方法和抽象方法等等。公有方法、私有方法和抽象方法一般是指属于对象的实例方法，私有方法的名字以两个下划线“__”开始，而抽象方法一般定义在抽象类中并且要求派生类必须重新实现。每个对象都有自己的公有方法和私有方法，在这两类方法中都可以访问属于类和对象的成员。公有方法通过对象名直接调用，私有方法不能通过对象名直接调用，只能在其他实例方法中通过前缀self进行调用或在外部通过特殊的形式来调用。另外，Python中的类还支持大量的特殊方法，这些方法的两侧各有两个下划线“__”，往往与某个运算符和内置函数相对应。

所有实例方法（包括公有方法、私有方法、抽象方法和某些特殊方法）都必须至少有一个名为self的参数，并且必须是方法的第一个形参（如果有多个形参的话），self参数代表对象自身。在类的实例方法中访问实例属性时需要以self为前缀，但在外部通过对象名调用对象方法时并不需要传递这个参数。如果在外部通过类名调用属于对象的公有方法，需要显式为该方法的self参数传递一个对象名，用来明确指定访问哪个对象的数据成员。

静态方法和类方法都可以通过类名和对象名调用，但不能直接访问属于对象的成员，只能访问属于类的成员。另外，静态方法和类方法不属于任何实例，也不需要绑定到实例，也不依赖与实例的状态，与实例方法相比能够减少很多开销。一般以cls作为类方法的第一个参数表示该类自身，在调用类方法时不需要为该参数传递值，而静态方法则可以不接收任何参数。例如下面的代码所演示：

>>> class Root:

__total = 0

def __init__(self, v):  #构造方法

self.__value = v

Root.__total += 1

def show(self):   #普通实例方法

print('self.__value:', self.__value)

print('Root.__total:', Root.__total)

@classmethod    #修饰器，声明类方法

def classShowTotal(cls):  #类方法，以cls作为第一个参数的名字

print(cls.__total)

@staticmethod  #修饰器，声明静态方法

def staticShowTotal(): #静态方法，可以没有参数

print(Root.__total)

>>> r = Root(3)

>>> r.classShowTotal()  #通过对象来调用类方法

1

>>> r.staticShowTotal()  #通过对象来调用静态方法

1

>>> rr = Root(5)

>>> Root.classShowTotal()  #通过类名调用类方法

2

>>> Root.staticShowTotal()  #通过类名调用静态方法

2

>>> Root.show()  #试图通过类名直接调用实例方法，失败

Traceback (most recent call last):

  File "<pyshell#9>", line 1, in <module>

    Root.show()

TypeError: unbound method show() must be called with Root instance as first argument (got nothing instead)

>>> Root.show(r)  #可以通过这种方法来调用方法并访问实例成员

self.__value: 3

Root.__total: 2

>>> r.show()

self.__value: 3

Root.__total: 2

抽象方法一般在抽象类中定义，并且要求在派生类中必须重新实现，否则不允许派生类创建实例。

import abc

class Foo(metaclass=abc.ABCMeta):  #抽象类

    def f1(self):  #普通实例方法

        print(123)

    def f2(self):   #普通实例方法

        print(456)

    @abc.abstractmethod  #抽象方法

    def f3(self):

        raise Exception('You musr reimplement this method.')

class Bar(Foo):

    def f3(self):     #必须重新实现基类中的抽象方法

        print(33333)

b = Bar()

b.f3()