Объявление классов в объектно-ориентированном программировании Python

Расширенные примеры определения классов

Класс-метод и статический метод

Декоратор @classmethod создаёт метод, который получает первым аргументом сам класс (cls), а не экземпляр. Используется для фабричных методов.

class Book:
    def __init__(self, title, pages):
        self.title = title
        self.pages = pages

    @classmethod
    def create_from_dict(cls, data):
        return cls(data['title'], data['pages'])

    @staticmethod
    def is_valid_title(title):
        return len(title) > 0 and title[0].isupper()

book = Book.create_from_dict({'title': '1984', 'pages': 328})
print(book.title)  # 1984
print(Book.is_valid_title('1984'))  # True

1984
True

Статический метод (@staticmethod) не получает ни self, ни cls; он ведёт себя как обычная функция, находящаяся в пространстве имён класса.

Перегрузка операторов и магические методы

Методы __add__, __str__, __repr__ и другие позволяют переопределить поведение операторов.

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

    def __eq__(self, other):
        return self.x == other.x and self.y == other.y

v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
print(v1 + v2)          # Vector(4, 6)
print(v1 == Vector(1,2)) # True

Vector(4, 6)
True

Также можно реализовать __call__ для возможности вызывать объект как функцию, __iter__ и __next__ для итераторов.

Контекстный менеджер через __enter__ и __exit__

class ManagedFile:
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename

    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, 'w')
        return self.file

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if self.file:
            self.file.close()

with ManagedFile('test.txt') as f:
    f.write('Hello, world!')
# файл автоматически закрыт

Случаи использования: работа с файлами, сетевыми подключениями, блокировками.

Дескрипторы (descriptors)

Дескрипторы реализуют протокол с методами __get__, __set__, __delete__ и позволяют управлять доступом к атрибутам на уровне класса.

class PositiveNumber:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name

    def __get__(self, obj, objtype=None):
        return obj.__dict__.get(self.name)

    def __set__(self, obj, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Значение должно быть положительным")
        obj.__dict__[self.name] = value

class Order:
    quantity = PositiveNumber()
    price = PositiveNumber()

    def __init__(self, quantity, price):
        self.quantity = quantity
        self.price = price

order = Order(10, 150.0)
print(order.quantity)  # 10
# order.quantity = -5  # ValueError

10

Абстрактные классы (ABC)

Модуль abc позволяет создавать классы, которые нельзя инстанцировать, и заставлять подклассы реализовывать определённые методы.

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        return 3.14159 * self.radius ** 2

# shape = Shape()  # TypeError: Can't instantiate abstract class
circle = Circle(5)
print(circle.area())  # 78.53975

78.53975

Абстрактные классы задают интерфейсы и гарантируют, что все наследники предоставят необходимую реализацию.

Слоты (__slots__) для экономии памяти

class Point:
    __slots__ = ('x', 'y')
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(1, 2)
# p.z = 3  # AttributeError: 'Point' object has no attribute 'z'

Слоты фиксируют набор допустимых атрибутов, уменьшают потребление памяти и ускоряют доступ к атрибутам. Используются при создании тысяч объектов, например, в играх или научных вычислениях.