Typprüfungen

Kurz gesagt: Eine Typprüfung mit isinstance fragt, ob ein Objekt zu einer bestimmten Klasse oder einer ihrer Unterklassen gehört, und type(x) is fragt nach der genauen Klasse.

Problem

Nur manche können laden

Eine Firma hat einen Fuhrpark aus normalen und elektrischen Autos. Jeden Abend müssen die elektrischen geladen werden. ElectricCar erbt von Car und fügt charge() hinzu, also stehen alle in einer Liste:

fleet = [
    Car("Skoda"),
    ElectricCar("Tesla", 35),
    Car("Dacia"),
    ElectricCar("Nissan", 60),
]
for c in fleet:
    c.charge()

Das Programm startet und bricht schon beim ersten Auto ab, „Skoda“: AttributeError: 'Car' object has no attribute 'charge'. Bis zu den elektrischen kommt es nie.

Ein normales Auto lässt sich wirklich nicht laden. Du musst jedes Auto fragen: „Bist du elektrisch?“

Die Idee

Frag das Objekt, was es ist

for c in fleet:
    if isinstance(c, ElectricCar):
        c.charge()
        print(f"{c.brand}: geladen auf {c.battery}%")

Ausgabe

Tesla: geladen auf 100%
Nissan: geladen auf 100%

isinstance(c, ElectricCar) fragt das Objekt, auf das c zeigt: „Bist du ein ElectricCar?“ und gibt True oder False. Das nennt man Typprüfung.

Eine neue Variable brauchst du nicht. In Python haben Variablen keinen Typ, also gibt es nichts umzuwandeln: Sobald die Prüfung wahr ist, zeigt c auf ein Elektroauto, und c.charge() funktioniert. Die Autos bleiben dieselben.

for c in fleet:
    if isinstance(c, ElectricCar):
        c.charge()
        print(f"{c.brand}: geladen auf {c.battery}%")

Schritt für Schritt, in Worten

1. fleet ist eine Liste: 2 normale und 2 elektrische Autos.
2. c zeigt auf Skoda: isinstance sagt „nein“. Der Rumpf des if wird übersprungen.
3. c zeigt auf Tesla: isinstance sagt „ja“. Eine neue Variable braucht es nicht: c.charge() lädt dasselbe Auto.
4. c zeigt auf Dacia: isinstance sagt „nein“. Der Rumpf des if wird übersprungen.
5. c zeigt auf Nissan: isinstance sagt „ja“. Eine neue Variable braucht es nicht: c.charge() lädt dasselbe Auto.
6. Die Autos ändern sich nicht. Die Prüfung fragt das Objekt nur, was es ist.

Probier es aus

Ist es ein Auto?

Was gibt das Programm aus?

c = ElectricCar("Tesla", 35)
d = Car("Skoda")
print(isinstance(c, Car))
print(isinstance(c, ElectricCar))
print(isinstance(d, ElectricCar))

Antwort

True
False
False

True
True
False

False
True
False

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Die Idee

Andere Formen, denen du begegnen wirst

Außer isinstance begegnen dir noch zwei Arten, ein Objekt zu fragen:

c = fleet[1]
print(type(c) is ElectricCar)
print(type(c) is Car)
print(isinstance(c, Car))
print(hasattr(c, "charge"), hasattr(fleet[0], "charge"))

Ausgabe

True
False
True
True False

• type(c) is ElectricCar fragt „ist es genau ein ElectricCar?“. Für das Elektroauto ist type(c) is Car False, während isinstance(c, Car) True ist. Fast immer willst du isinstance: Es akzeptiert auch Unterklassen.
• hasattr(c, "charge") fragt nicht nach der Klasse, sondern nur, ob das Objekt so eine Methode hat. Das ist eine Prüfung gegen einen Vertrag, wie bei den Interfaces: Jede Klasse mit charge() geht durch.

Genauer, für Neugierige

• Für None ist die Prüfung immer falsch, und isinstance nimmt auch mehrere Klassen auf einmal, in Klammern: Sie ist wahr, wenn das Objekt zu irgendeiner davon gehört.

print(isinstance(None, Car))
print(isinstance(fleet[1], (Car, ElectricCar)))

Ausgabe

False
True

• Die Prüfung funktioniert auch mit Verträgen: isinstance(a, Swimmable) fragt, ob die Klasse des Objekts die abstrakte Klasse Swimmable angenommen hat.

Probier es aus

Finde den Fehler

Das Programm zählt die normalen und die elektrischen Autos. Der Fuhrpark hat von beiden je zwei, aber es gibt aus:

Ausgabe

Normale: 4, elektrische: 0

In welcher Zeile ist der Fehler?

Wähle die Zeile mit dem Fehler.

1regular = 02electric = 03for c in fleet:4 if isinstance(c, Car):5 regular += 16 elif isinstance(c, ElectricCar):7 electric += 18print(f"Normale: {regular}, elektrische: {electric}")

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Die Idee

Eine Prüfung oder eine Methode?

Du willst ausgeben, womit jedes Auto fährt. Eine Typprüfung kann das:

for c in fleet:
    if isinstance(c, ElectricCar):
        print(f"{c.brand}: Strom")
    else:
        print(f"{c.brand}: Benzin")

Aber das ist das Gehalt mit einem if pro Rolle aus der Lektion über Polymorphie. Jedes Auto hat eine Energiequelle, nur eine andere. Das ist eine Aufgabe für eine Methode in Car, überschrieben in ElectricCar:

# in Car
def energy(self):
    return "Benzin"

# in ElectricCar
def energy(self):
    return "Strom"

for c in fleet:
    print(f"{c.brand}: {c.energy()}")

Ausgabe

Skoda: Benzin
Tesla: Strom
Dacia: Benzin
Nissan: Strom

Morgen kommt ein Hybridauto dazu. Mit der Methode schreibst du eine neue Klasse. Mit den Prüfungen suchst du jedes if im Programm.

Die Regel:

• Jedes Objekt tut es, jedes auf seine Weise: eine Methode in der Basisklasse und Überschreiben.
• Nur manche Objekte können es (laden, in die Pedale treten): eine Typprüfung.

Probier es aus

Was fehlt?

for c in fleet:
    if (c, ElectricCar):
        c.charge()

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Kurz gesagt

Die vier Säulen der OOP

Mit dieser Lektion hast du jede Idee aus den Modulen „Klassen und Objekte“ und „Vererbung und Polymorphie“ gesehen. Die objektorientierte Programmierung ruht auf vier davon. Du benutzt sie schon alle:

• Kapselung. Die Daten des Objekts sind versteckt, und von außen erreichst du sie nur über Methoden, die die Regeln bewachen. Account hält den Kontostand mit einem Unterstrich und bietet nur deposit() und withdraw() an. Kapselung
• Vererbung. Das Gemeinsame steht an einer Stelle, in der Basisklasse, und die Unterklasse fügt ihr Eigenes hinzu. Manager ist ein Employee mit Bonus. Vererbung
• Polymorphie. Ein Aufruf, verschiedenes Verhalten je nach Objekt. e.monthly_pay() in einer Schleife berechnet das Gehalt eines Mitarbeiters, eines Managers und einer Praktikantin. Polymorphie
• Abstraktion. Du sagst, was das Objekt können muss, und jede Klasse entscheidet, wie. Die abstrakte Shape verspricht eine Fläche, der Vertrag Payable verspricht einen zu zahlenden Betrag. Abstrakte Klassen, Interfaces

Wie die vier in einem Programm zusammenarbeiten, wann jede wehtut und was verwechselt wird, steht in der letzten Lektion des Moduls: OOP-Prinzipien.

Übung

Was ist es wirklich?

Löse die Aufgaben in deinem Editor.

1. Parkplatz. Eine Liste mit normalen und Familienautos (FamilyCar erbt von SimpleCar). Gib für jedes seinen Typ aus. Achte auf die Reihenfolge der Prüfungen.

Ausgabe

Das ist ein SimpleCar
Das ist ein FamilyCar
Das ist ein SimpleCar

2. Tänze. Eine Liste mit normalen und Breakdance-Moves. Gib bei den Breakdance-Moves auch die Schwierigkeit aus. Nur BreakDanceMove hat sie, also frag nach der Prüfung danach.

Ausgabe

moonwalk: DanceMove
windmill: BreakDanceMove, Schwierigkeit 8
Salsa: DanceMove

3. Fuhrpark. Nimm Car und ElectricCar aus der Übung in der Lektion „Vererbung“. Leg in eine Liste einen „Skoda“ mit 40 l, einen „Tesla“ mit Effizienz 5, einen „Dacia“ mit 5 l und einen „Nissan“ mit Effizienz 4. Jedes Auto fährt 100 km: die elektrischen mit drive_electric, die übrigen mit drive. Dann gib die Kilometer und den Kraftstoff oder den Akku aus.

Ausgabe

Skoda: 100 km, Kraftstoff 30 l
Tesla: 100 km, Akku 80%
Nicht genug Kraftstoff für 100 km
Dacia: 0 km, Kraftstoff 5 l
Nissan: 100 km, Akku 75%

4. Zoo. Eine abstrakte Klasse Animal mit sound() und Unterklassen Cat, Dog und Fish. Nur Fish implementiert Swimmable mit swim(). Ruf in einer Schleife über die Tiere den Laut jedes Tiers auf, und bei denen, die schwimmen können, auch swim().

Ausgabe

Miau, miau!
Wau, wau!
Der Fisch schweigt.
Der Fisch schwimmt.

Weitere Aufgaben

• Pedale. In der Übung aus der Lektion „Abstrakte Klassen“ hat garage[0].pedal() das Programm angehalten, weil dort kein Fahrrad steht. Repariere es mit einer Typprüfung: In der Schleife über die Fahrzeuge fährt jedes Fahrzeug los, und nur das Fahrrad tritt zusätzlich in die Pedale.
• Zahlungen nach Art. Aus der Lektion „Interfaces“: Die Liste payments enthält Mitarbeiter und Rechnungen. Gib die Summe für Gehälter und die Summe für Rechnungen getrennt aus. Für Ivan, Maria und die zwei Rechnungen: 5500 € Gehälter und 2140 € Rechnungen.

Test

Teste dich

1. isinstance(c, ElectricCar) ist wahr. Wie lädst du das Auto?

Du brauchst eine neue Variable vom Typ ElectricCarDirekt: c.charge(). c zeigt auf ein Elektroauto, und das hat die MethodeDas Auto muss zuerst in ein ElectricCar umgewandelt werden

2. c zeigt auf ein ElectricCar. Was ist isinstance(c, Car)?

Ein Fehler: Python weiß nicht, was ein Car istFalseTrue

3. Du prüfst, ob ein Auto ein Car oder ein ElectricCar ist. In welcher Reihenfolge?

Zuerst ElectricCar, dann CarZuerst Car, dann ElectricCarDie Reihenfolge ist egal

4. Das Programm hat viele ifs wie „ist es ein ElectricCar, tu das eine, sonst das andere“. Was sagt dir das?

Dass dieses Verhalten eine Methode in Car sein sollte, überschrieben in ElectricCarDass ElectricCar nicht von Car erben sollteDass du mehr Prüfungen brauchst

5. c zeigt auf ein normales Auto. Was passiert bei c.charge() ohne Prüfung davor?

Nichts: Die Methode wird übersprungenDas Programm bricht ab: AttributeError: 'Car' object has no attribute 'charge'Das Auto wird wie ein elektrisches geladen

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Lektion von vorn beginnen

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