草根学Python 面向对象

Posted 2022-12-06 Two_Water

前言

这篇写的很纠结，不过还是写完了。弄了个很逊的公众号，如果对本文有兴趣，可以关注下公众号喔，会持续更新。

目录

一、面向对象的概念

Python 是一门面向对象的语言, 面向对象是一种抽象，抽象是指用分类的眼光去看世界的一种方法。 用 JAVA 的编程思想来说就是：万事万物皆对象。也就是说在面向对象中，把构成问题事务分解成各个对象。

面向对象有三大特性，封装、继承和多态。

1、面向对象的两个基本概念

• 类

用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

• 对象

通过类定义的数据结构实例

2、面向对象的三大特性

• 继承

即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。

例如：一个 Dog 类型的对象派生自 Animal 类，这是模拟”是一个（is-a）”关系（例图，Dog 是一个 Animal ）。

• 多态

它是指对不同类型的变量进行相同的操作，它会根据对象（或类）类型的不同而表现出不同的行为。

• 封装性

“封装”就是将抽象得到的数据和行为（或功能）相结合，形成一个有机的整体（即类）；封装的目的是增强安全性和简化编程，使用者不必了解具体的实现细节，而只是要通过外部接口，一特定的访问权限来使用类的成员。

二、类

1、定义类

类定义语法格式如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

一个类也是由属性和方法组成的，有些时候我们定义类的时候需要设置类的属性，因此这就需要构造函

类的构造函数如下：

def __init__(self,[...):

类定义了 init() 方法的话，类的实例化操作会自动调用 init() 方法。

那么如构造函数相对应的是析构函数，理所当然，一个类创建的时候我们可以用过构造函数设置属性，那么当一个类销毁的时候，就会调用析构函数。

析构函数语法如下：

def __del__(self,[...):

仔细观察的童鞋都会发现，类的方法与普通的函数有一个特别的区别，它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。

那么这个 self 代表什么呢？

我们可以看下实例，通过实例来找出答案：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)

t = Test()
t.prt()

观察输出的结果：

从执行结果可以很明显的看出，self 代表的是类的实例，输出的是当前对象的地址，而 self.__class__ 则指向类。

当然 self 不是 python 关键字，也就是说我们把他换成其他的字符也是可以正常执行的。只不过我们习惯使用 self

2、Python 定义类的历史遗留问题

Python 在版本的迭代中，有一个关于类的历史遗留问题，就是新式类和旧式类的问题，具体先看以下的代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 旧式类
class OldClass:
    pass

# 新式类
class NewClass(object):
    pass

可以看到，这里使用了两者中不同的方式定义类，可以看到最大的不同就是，新式类继承了object 类，在 Python2 中，我们定义类的时候最好定义新式类，当然在 Python3 中不存在这个问题了，因为 Python3 中所有类都是新式类。

那么新式类和旧式类有什么区别呢？

运行下下面的那段代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 旧式类
class OldClass:
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


# 新式类
class NewClass(object):
    def __init__(self, account, name):
        self.account = account;
        self.name = name;


if __name__ == '__main__':
    old_class = OldClass(111111, 'OldClass')
    print(old_class)
    print(type(old_class))
    print(dir(old_class))
    print('\\n')
    new_class=NewClass(222222,'NewClass')
    print(new_class)
    print(type(new_class))
    print(dir(new_class))

仔细观察输出的结果，对比一下，就能观察出来，注意喔，Pyhton3 中输出的结果是一模一样的，因为Python3 中没有新式类旧式类的问题。

三、类的属性

1、直接在类中定义属性

定义类的属性，当然最简单最直接的就是在类中定义，例如：

class UserInfo(object):
    name='两点水'

2、在构造函数中定义属性

故名思议，就是在构造对象的时候，对属性进行定义。

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

3、属性的访问控制

在 Java 中，有 public （公共）属性 和 private （私有）属性，这可以对属性进行访问控制。那么在 Python 中有没有属性的访问控制呢？

一般情况下，我们会使用 __private_attrs 两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

为什么只能说一般情况下呢？因为实际上， Python 中是没有提供私有属性等功能的。但是 Python 对属性的访问控制是靠程序员自觉的。为什么这么说呢？看看下面的示例：

仔细看图片，为什么说双下划线不是真正的私有属性呢？我们看下下面的例子，用下面的例子来验证：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('两点水', 23, 347073565);
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo.__dict__)
    print(userInfo.get_account())
    # 用于验证双下划线是否是真正的私有属性
    print(userInfo._UserInfo__account)

输出的结果如下图：

四、类的方法

1、类专有的方法

一个类创建的时候，就会包含一些方法，主要有以下方法：

类的专有方法：

方法	说明
__init__	构造函数，在生成对象时调用
__del__	析构函数，释放对象时使用
__repr__	打印，转换
__setitem__	按照索引赋值
__getitem__	按照索引获取值
__len__	获得长度
__cmp__	比较运算
__call__	函数调用
__add__	加运算
__sub__	减运算
__mul__	乘运算
__div__	除运算
__mod__	求余运算
__pow__	乘方

当然有些时候我们需要获取类的相关信息，我们可以使用如下的方法：

• type(obj)：来获取对象的相应类型；
• isinstance(obj, type)：判断对象是否为指定的 type 类型的实例；
• hasattr(obj, attr)：判断对象是否具有指定属性/方法；
• getattr(obj, attr[, default]) 获取属性/方法的值, 要是没有对应的属性则返回 default 值（前提是设置了 default），否则会抛出 AttributeError 异常；
• setattr(obj, attr, value)：设定该属性/方法的值，类似于 obj.attr=value；
• dir(obj)：可以获取相应对象的所有属性和方法名的列表：

2、方法的访问控制

其实我们也可以把方法看成是类的属性的，那么方法的访问控制也是跟属性是一样的，也是没有实质上的私有方法。一切都是靠程序员自觉遵守 Python 的编程规范。

示例如下，具体规则也是跟属性一样的，

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User(object):
    def upgrade(self):
        pass

    def _buy_equipment(self):
        pass

    def __pk(self):
        pass

3、方法的装饰器

• @classmethod
  调用的时候直接使用类名类调用，而不是某个对象

• @property
  可以像访问属性一样调用方法

具体的使用看下实例：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


if __name__ == '__main__':
    userInfo = UserInfo('两点水', 23, 347073565);
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo.__dict__)
    # 直接使用类名类调用，而不是某个对象
    print(UserInfo.lv)
    # 像访问属性一样调用方法（注意看get_age是没有括号的）
    print(userInfo.get_age)

运行的结果：

五、类的继承

1、定义类的继承

首先我们来看下类的继承的基本语法：

class ClassName(BaseClassName):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

在定义类的时候，可以在括号里写继承的类，一开始也提到过，如果不用继承类的时候，也要写继承 object 类，因为在 Python 中 object 类是一切类的父类。

当然上面的是单继承，Python 也是支持多继承的，具体的语法如下：

class ClassName(Base1,Base2,Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

多继承有一点需要注意的：若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python 在圆括号中父类的顺序，从左至右搜索 ， 即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

那么继承的子类可以干什么呢？

继承的子类的好处：
* 会继承父类的属性和方法
* 可以自己定义，覆盖父类的属性和方法

2、调用父类的方法

一个类继承了父类后，可以直接调用父类的方法的，比如下面的例子，UserInfo2 继承自父类 UserInfo ，可以直接调用父类的 get_account 方法。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account


class UserInfo2(UserInfo):
    pass


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('两点水', 23, 347073565);
    print(userInfo2.get_account())

3、父类方法的重写

当然，也可以重写父类的方法。

示例：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class UserInfo(object):
    lv = 5

    def __init__(self, name, age, account):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__account = account

    def get_account(self):
        return self.__account

    @classmethod
    def get_name(cls):
        return cls.lv

    @property
    def get_age(self):
        return self._age


class UserInfo2(UserInfo):
    def __init__(self, name, age, account, sex):
        super(UserInfo2, self).__init__(name, age, account)
        self.sex = sex;


if __name__ == '__main__':
    userInfo2 = UserInfo2('两点水', 23, 347073565, '男');
    # 打印所有属性
    print(dir(userInfo2))
    # 打印构造函数中的属性
    print(userInfo2.__dict__)
    print(UserInfo2.get_name())

最后打印的结果：

这里就是重写了父类的构造函数。

3、子类的类型判断

对于 class 的继承关系来说，有些时候我们需要判断 class 的类型，该怎么办呢？

可以使用 isinstance() 函数,

一个例子就能看懂 isinstance() 函数的用法了。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

class User1(object):
    pass


class User2(User1):
    pass


class User3(User2):
    pass


if __name__ == '__main__':
    user1 = User1()
    user2 = User2()
    user3 = User3()
    # isinstance()就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型
    print(isinstance(user3, User2))
    print(isinstance(user3, User1))
    print(isinstance(user3, User3))
    # 基本类型也可以用isinstance()判断
    print(isinstance('两点水', str))
    print(isinstance(347073565, int))
    print(isinstance(347073565, str))

输出的结果如下：

True
True
True
True
True
False

可以看到 isinstance() 不仅可以告诉我们，一个对象是否是某种类型，也可以用于基本类型的判断。

六、类的多态

多态的概念其实不难理解，它是指对不同类型的变量进行相同的操作，它会根据对象（或类）类型的不同而表现出不同的行为。

事实上，我们经常用到多态的性质，比如：

>>> 1 + 2
3
>>> 'a' + 'b'
'ab'

可以看到，我们对两个整数进行 + 操作，会返回它们的和，对两个字符进行相同的 + 操作，会返回拼接后的字符串。也就是说，不同类型的对象对同一消息会作出不同的响应。

看下面的实例，来了解多态：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

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

    def printUser(self):
        print('Hello !' + self.name)


class UserVip(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的Vip用户：' + self.name)


class UserGeneral(User):
    def printUser(self):
        print('Hello ! 尊敬的用户：' + self.name)


def printUserInfo(user):
    user.printUser()


if __name__ == '__main__':
    userVip = UserVip('两点水')
    printUserInfo(userVip)
    userGeneral = UserGeneral('水水水')
    printUserInfo(userGeneral)

输出的结果:

Hello ! 尊敬的Vip用户：两点水
Hello ! 尊敬的用户：水水水

可以看到，userVip 和 userGeneral 是两个不同的对象，对它们调用 printUserInfo 方法，它们会自动调用实际类型的 printUser 方法，作出不同的响应。这就是多态的魅力。

要注意喔，有了继承，才有了多态，也会有不同类的对象对同一消息会作出不同的相应。

最后，本章的所有代码都可以在 https://github.com/TwoWater/Python 上面找到，文章的内容和源文件都放在上面。同步更新到 Gitbooks。