Python核心面向对象

Posted 2021-08-17 sysu_lluozh

从C++或者JAVA 语言入手学编程，好不容易搞懂了最基本的数据类型、赋值判断和循环，却又迎面撞上了OOP(object oriented programming)的大墙，一头扎进公有私有保护、多重继承、多态派生、纯函数、抽象类、友元函数等一堆专有名词的汪洋大海中找不到彼岸，于是就放弃了进阶之路

相比之下，Python是一门相对友好的语言，它在创立之初就鼓励命令交互式的轻量级编程

传统的命令式语言有无数重复性代码，虽然函数的诞生减缓了许多重复性，但随着计算机的发展，只有函数依然不够，需要把更加抽象的概念引入计算机才能缓解(而不是解决)这个问题，于是OOP应运而生

Python一步步攻城掠地飞速发展，从最基础的脚本程序，到后来可以编写系统程序、大型工程、数据科学运算、人工智能，早已脱离了当初的设计，因此一些其他语言的优秀设计之处依然需要引入

一、对象，你找到了吗

先来学习，面向对象编程中最基本的概念

1.1 生活类比

为了方便理解其中的抽象概念，打个比方感受一下
生物课上，学过"界门纲目科属种"的概念，核心思想是科学家们根据各种动植物、微生物的相似之处，将其分化为不同的类型方便研究。生活中也是如此，习惯对身边的事物进行分类：

• 猫和狗都是动物
• 直线和圆都是平面几何的图形
• 《哈利波特》和《冰与火之歌》都是小说

自然，同一类事物便会有着相似的特性：

• 动物会动
• 平面图形有面积和周长
• 小说有相应的作者和大致情节等各种元素

1.2 几个概念

那回到Python上又对应哪些内容呢？这里，先来看一段最基本的Python面向对象的应用代码

class Document():
    def __init__(self, title, author, context):
        print('init function called')
        self.title = title
        self.author = author
        self.__context = context # __开头的属性是私有属性

    def get_context_length(self):
        return len(self.__context)

    def intercept_context(self, length):
        self.__context = self.__context[:length]

harry_potter_book = Document('Harry Potter', 'J. K. Rowling', '... Forever Do not believe any thing is capable of thinking independently ...')

print(harry_potter_book.title)
print(harry_potter_book.author)
print(harry_potter_book.get_context_length())

harry_potter_book.intercept_context(10)

print(harry_potter_book.get_context_length())

print(harry_potter_book.__context)

########## 输出 ##########

init function called
Harry Potter
J. K. Rowling
77
10

---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-5-b4d048d75003> in <module>()
     22 print(harry_potter_book.get_context_length())
     23 
---> 24 print(harry_potter_book.__context)

AttributeError: 'Document' object has no attribute '__context'

参照着这段代码，先简单解释几个概念

• 类

一群有着相似性的事物的集合，这里对应Python的class

• 对象

集合中的一个事物，这里对应由class生成的某一个object，比如代码中的harry_potter_book

• 属性

对象的某个静态特征，比如上述代码中的title、author和__context

• 函数

对象的某个动态能力，比如上述代码中的intercept_context()函数

1.3 类的严谨定义

当然，这样的说法既不严谨，也不充分，但如果对面向对象编程完全不了解，它们可以让你迅速有一个直观的了解

还是通过刚刚那段代码，再给类下一个更为严谨的定义

1.3.1 什么是类

类，一群有着相同属性和函数的对象的集合

虽然有循环论证之嫌，但是反复强调还是希望能对面向对象的最基础的思想，有更真实的了解。清楚记住这一点后，接下来具体解读刚刚这段代码

class Document():
    def __init__(self, title, author, context):
        print('init function called')
        self.title = title
        self.author = author
        self.__context = context # __开头的属性是私有属性

    def get_context_length(self):
        return len(self.__context)

    def intercept_context(self, length):
        self.__context = self.__context[:length]

harry_potter_book = Document('Harry Potter', 'J. K. Rowling', '... Forever Do not believe any thing is capable of thinking independently ...')

print(harry_potter_book.title)
print(harry_potter_book.author)
print(harry_potter_book.get_context_length())

harry_potter_book.intercept_context(10)

print(harry_potter_book.get_context_length())

print(harry_potter_book.__context)

########## 输出 ##########

init function called
Harry Potter
J. K. Rowling
77
10

---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-5-b4d048d75003> in <module>()
     22 print(harry_potter_book.get_context_length())
     23 
---> 24 print(harry_potter_book.__context)

AttributeError: 'Document' object has no attribute '__context'

可以看到，class Document定义了Document类，再往下能看到它有三个函数，这三个函数即为 Document类的三个函数

1.3.2 init构造函数

其中，init表示构造函数，意即一个对象生成时会被自动调用的函数
可以看到harry_potter_book = Document(...)这一行代码被执行的时候，init function called字符串会被打印出来

1.3.3 普通函数

get_context_length()和intercept_context()则为类的普通函数，调用它们来对对象的属性做一些事情

1.3.4 类的属性

class Document有三个属性，title、author和__context分别表示标题、作者和内容，通过构造函数传入
这里代码很直观，可以看到intercept_context能修改对象harry_potter_book的__context属性

• 私有属性

这里唯一需要强调的一点是，如果一个属性以__(注意，两个 _)开头，默认这个属性是私有属性

私有属性，是指不希望在类的函数之外的地方被访问和修改的属性。所以，可以看到title和author能够很自由地被打印出来，但是print(harry_potter_book.__context)就会报错