python中的类机制

一、python中的对象

1、python中对象种类及关系

<type 'type'>：该对象可以成为其他类的类型，python中几乎所有对象都是直接或间接由<type 'type'>创建，我们称这种特殊的对象为metaclass对象，即元类。

<type 'object'>：现在的python中所有的类都必须直接或间接继承自该对象。

class对象：系统内置或自定义对象，通过<type 'type'>被创建，即我们通常所说的类。

instance对象：由class对象实例化得到，即我们通常所说的对象。

所有class对象都继承自<type 'object'>，类的类型也都为<type 'type'>。所以class对象既可以作为class对象用来生成instance对象，也是instance对象。

注：class对象既然是instance对象，那么它也应该跟一般的instance对象一样可被调用。

    class A():
       def __call__(self):
         print 'Hello World'
    a = A()
    a()  #Hello World

可调用性：在python中通过__call__方法决定是否可以调用，在class对象中实现了__call__方法，则class对象也如同instance对象一样可被用。

2.新式类、旧式类

产生原因：旧式类中自定义class对象无法继承系统内置的class对象。

新/旧类的区别： 1.新式类相同父类只执行一次构造函数，经典类重复执行多次。

2.新式类的MRO(method resolution order 基类搜索顺序)算法采用C3算法广度优先搜索，而旧式类的MRO算法是采用深度优先搜索。

3.新式类解决无法继承内置class对象的方法

在定义object时添加了一个tp_dict域，用以解决旧式类存在的问题。当python启动后，根据object对象对内置对象进行完善，当自定义对象时通过继承object对象。从而实现内置对象与自定义对象的一致性。

二、类的实现

1、<type 'object'>在创建类时的作用

处理基类：在python中存在一个概念 —— __slot__，在__solt__中存储着object中定义的操作名，在python运行后__slot__中存储的操作名根据地址偏移等找到实际的操作，将操作存储在tp_dict中。

__slots__：通过定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class能添加的属性。

   class Student(object):
       __slots__ = ('name', 'age')

继承的实现：1、设置type信息、基类及基类列表
                          2、填充tp_dict
                          3、基于mro列表从基类继承操作
                          4、设置子类列表

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender

class Student(Person):
    def __init__(self, name, gender, score):
        super(Student, self).__init__(name, gender)
        self.score = score

注：python为多继承，在子类中需调用父类的__init__方法，对父类进行初始化。

2、<type 'type'>在创建的作用

class元信息 = 动态元信息 + 静态元信息
    动态元信息：即为class的属性、方法等，在代码动态运行时确定。
    静态元信息：定义了所有对象如何创建，分配内存大小等。通过<type 'type'>确定。即metaclass。
    
    class的创建过程：1、解析出类名、基类列表和属性表。
                                  2、确定最佳的mateclass和base（<type 'type'>、<type 'object'>）。
                                  3、为class对象分配所需的内存空间。

自定义元类，代替<type 'type'>创建对象：

     class ListMetaclass(type):
        def __new__(cls, name, bases, attrs):
          attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
          return type.__new__(cls, name, bases, attrs)

    class MyList(list):
       __metaclass__ = ListMetaclass

3.python中的私有化

私有化：python并不提供真正意义上的私有化支持，变量或方法加_实际是改变了其访问名称，增加了访问难度。

__func__:表示为魔法方法，在特定时候python虚拟机自动调用。

__func:双下划线开始的属性会在解释时在前面加上下划线和类名，如self.__num会被解析为self._className__num。

_func:用以标记该方法或属性为私有，不应该在作用域范围之外被访问。

三、类的实例化

1、instance对象的创建

从class到instance：1、instance = class.__new__(class,args,kwds)调用type中的方法分配内存空间。
                                            2、class.__init__(instance,args,kwds)对分配的空间进行初始化操作。
                                        注：若没有定义__init__则会调用object的__init__。

创建class与创建instance对象空间分配的不同：分配的空间大小不同，创建instance时创建的空间需要加上基类的空间。

<type 'type'>在创建instance对象中的作用：<type 'type'>在创建instance对象过程中用来进行分配内存。