前言
本篇是Python学习笔记系列的第（八）篇，主要介绍面向对象高级编程。
使用__slots__
我们讲过，Python是一种动态语言。
在我们定义了一个class，创建了一个class实例之后，可以给该实例绑定任何属性和方法。
动态绑定
class Student(object):
pass
# 给实例绑定一个属性：
>>> s = Student()
>>> s.name = 'Jack' # 动态给实例绑定一个属性
>>> print(s.name)
Jack
# 给实例绑定一个方法：
>>> def set_age(self, age): # 定义一个函数作为实例方法
... self.age = age
...
>>> from types import MethodType
>>> s.set_age = MethodType(set_age, s) # 给实例绑定一个方法
>>> s.set_age(25) # 调用实例方法
>>> s.age # 测试结果
25
# 给class绑定方法：
>>> def set_score(self, score):
... self.score = score
...
>>> Student.set_score = set_score
>>> s.set_score(100)
>>> s.score
100
使用__slots__
动态语言允许我们在程序运行过程中给class添加属性和方法，如果我们想要限制实例属性的范围该怎么办？
Python允许我们在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，从而限制该class实例能够添加的属性。
class Student(object):
__slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
如果试图绑定非name/age两个属性给实例对象，会得到AttributeError的错误。
⚠️注意：
-
使用__slots__定义的属性仅对当前类实例起效，对继承的子类是不起作用的。
-
在子类中定义__slots__时，子类实例允许定义的属性是自身的__slots__加上父类的__slots__。
使用property
使用getter/setter方法对属性进行读取和设置较为繁琐，Python提供了property装饰器来简化操作。
class Student(object):
@property
def score(self):
return self._score
@score.setter
def score(self, value):
if not isinstance(value, int):
raise ValueError('score must be an integer!')
if value < 0 or value > 100:
raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
self._score = value
# 使用property修饰后，可以直接对属性进行操作
s = Student()
s.score = 60 # OK，实际转化为s.set_score(60)
s.score # OK，实际转化为s.get_score()
⚠️注意：只定义getter方法，不定义setter方法就是一个只读属性。
好处：property广泛应用在类的定义中，可以让调用者写出简短的代码，同时保证对参数进行必要的检查，这样，程序运行时就减少了出错的可能性。
多重继承
Python支持多重继承，通过多重继承，一个子类可以同时获得多个父类的的所有功能。
# 定义动物的大类
class Animal(object):
pass
# 定义哺乳动物类
class Mammal(Animal):
pass
# 定义鸟类
class Bird(Animal):
pass
# 定义能跑/能飞两类
class Runnable(object):
def run(self):
print('Running...')
class Flyable(object):
def fly(self):
print('Flying...')
# 多重继承
# 对于需要Runnable功能的动物，就多继承一个Runnable，例如Dog：
class Dog(Mammal, Runnable):
pass
# 对于需要Flyable功能的动物，就多继承一个Flyable，例如Bat：
class Bat(Mammal, Flyable):
pass
MixIn
在设计类的继承关系时，通常，主线都是单一继承下来的。
MixIn的目的就是给一个类增加多个功能，这样，在设计类的时候，我们优先考虑通过多重继承来组合多个MixIn的功能，而不是设计多层次的复杂的继承关系。
class Dog(Mammal, RunnableMixIn, CarnivorousMixIn):
pass
定制类
__str__和__repr__
这两个方法供你自定义类的描述信息。
两者的区别是__str__()返回用户看到的字符串，而__repr__返回程序开发者看到的字符串，也就是说，__repr__()是为调试服务的。
class Student(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return 'Student object (name=%s)' % self.name
__repr__ = __str__ # 偷懒的写法
print(Student('Michael'))
# 输出：Student object (name: Michael)
__iter__
如果一个类想被用于for ... in循环，类似list或tuple那样，就必须实现一个__iter__()方法，该方法返回一个迭代对象，然后，Python的for循环就会不断调用该迭代对象的__next__()方法拿到循环的下一个值，直到遇到StopIteration错误时退出循环。
# 斐波那契数列
class Fib(object):
def __init__(self):
self.a, self.b = 0, 1 # 初始化两个计数器a，b
def __iter__(self):
return self # 实例本身就是迭代对象，故返回自己
def __next__(self):
self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 计算下一个值
if self.a > 100000: # 退出循环的条件
raise StopIteration()
return self.a # 返回下一个值
其他常见的定制方法还有如下几个，不再赘述，感兴趣的同学可以自行学习。
__getitem__()__setitem__()__delitem__()__getattr__()__call__()
更多定制方法请参考：Python的官方文档
使用枚举类
Python提供了Enum类来实现枚举类：
from enum import Enum
Month = Enum('Month', ('Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'))
如果需要更精确地控制枚举类型，可以从Enum派生出自定义类：
from enum import Enum, unique
@unique # @unique装饰器可以帮助我们检查保证没有重复值。
class Weekday(Enum):
Sun = 0 # Sun的value被设定为0
Mon = 1
Tue = 2
Wed = 3
Thu = 4
Fri = 5
Sat = 6
使用元类
type()
上一篇文章中介绍过type()函数可以返回一个对象的类型，其实它还可以创建出新的类型，比如，我们可以通过type()函数创建出Hello类，而无需通过class Hello(object)...的定义：
>>> def fn(self, name='world'): # 先定义函数
... print('Hello, %s.' % name)
...
>>> Hello = type('Hello', (object,), dict(hello=fn)) # 创建Hello class
>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class '__main__.Hello'>
要创建一个class对象，type()函数依次传入3个参数：
- class的名称；
- 继承的父类集合，注意Python支持多重继承，如果只有一个父类，别忘了tuple的单元素写法；
- class的方法名称与函数绑定，这里我们把函数
fn绑定到方法名hello上。
通过type()函数创建的类和直接写class是完全一样的，因为Python解释器遇到class定义时，仅仅是扫描一下class定义的语法，然后调用type()函数创建出class。
metaclass
除了使用type()动态创建类以外，要控制类的创建行为，还可以使用metaclass。可以把类看成是metaclass创建出来的“实例”。
metaclass是Python面向对象里最难理解，也是最难使用的魔术代码。这里不做过多介绍，后期会针对metaclass出一篇专门的文章。
总结
本章讲述了面向对象的一些高级特性。下一篇文章我们会学习如何处理程序编写过程中遇到的错误，以及如何进行程序的调试与测试。