Python面向对象三大特征

Posted 2022-08-22 Flyme awei

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前言

  今天是《CSDN21天学习挑战赛》的第17天
  上一节学习了Python基础语法类和对象
  今天将Python面向三大特征：封装、继承、多态

活动地址：CSDN21天学习挑战赛

文章目录

• python面向对象三大特征
• 一、封装
• 二、继承
• • 1.方法重写
  • 2.object类
  • 3.多重继承
• 三、多态
• • 1.动态语言与静态语言
• 四、类的特殊属性和方法
• • 1.特殊属性
  • 2.特殊方法
  • • `__len__()`方法和 `__add__()` 方法
    • `__new__`方法
    • `__init__`方法
• 五、变量的赋值操作
• 六、对象的浅拷贝和深拷贝
• • 1.浅拷贝
  • 2.深拷贝
• 七、总结

python面向对象三大特征

封装：将数据（属性）和行为（方法）包装到类对象中。在方法内部对属性进行操作，在类对象的外部调用方法。这样，无需关心方法内部的具体实现细节，从而隔离了复杂度。

继承：子类可以继承父类的属性和方法，提高代码的复用性。

多态：多态就是具有多种形态，即便不知道一个变量所引用的对象是什么类型，仍然可以使用这个变量调用方法。

一、封装

封装：将属性和方法包装到类对象中，在方法内部对属性进行操作，在类对象外部调用方法。

代码实现：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei 
# @email : [e-mail]
# @Time  : 2022/8/15 23:27


# 封装:提高程序的安全性
# 将属性和方法包装到类对象中
# 在方法内部对属性进行操作，在类对象外部调用方法

class Car:
    def __init__(self, brand):
        self.brand = brand  # 实例属性

    @staticmethod
    def start():  # 静态方法
        print('汽车已启动...')


car = Car('奥迪A8')
car.start()
print(car.brand)

如果不希望实例属性在类的外部被使用，可以在前面加上两个下划线"_"

# -*- coding: utf-8 -*-
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# @Time  : 2022/8/15 23:27


class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.__age = age  # 如果不希望实例属性在类的外部被使用，所以在前面加上两个下划线

    def show(self):
        return self.name, self.__age

    @staticmethod
    def eat():
        print('吃')


stu1 = Student('李华', 20)
stu1.show()  # 调用方法
print(dir(stu1))  # 查看对象可以用的属性
print('-------------')
print(stu1.name, stu1._Student__age)  # 在类外部通过_Student__age访问实例属性self.__age
stu1.eat()

二、继承

继承:子类可以继承父类的属性和方法，提高代码的复用性。
如果一个对象没有继承任何类，则默认继承object类

语法格式:

class 子类名(父类1，父类2，...):
    pass

代码实现：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei 
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# @Time  : 2022/8/15 23:27


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

    def info(self):
        print(self.name, self.age)


class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, stu_nb):
        super(Student, self).__init__(name, age)  # 继承父类的属性
        self.stu_nb = stu_nb  # 新增属性

    def __str__(self):
        return self.name, self.age, self.stu_nb


class Teach(Person):
    def __init__(self, name, age, teach_of_year):
        super(Teach, self).__init__(name, age)
        self.teach_of_year = teach_of_year


student = Student('张三', 20, '1001')  # 创建对象
teacher = Teach('杨老师', 34, 10)

student.info()
teacher.info()
print(student.__str__())
print(student.stu_nb)
print(teacher.teach_of_year)

1.方法重写

如果子类对继承自己父类的某个属性不满意，可以在子类对其（方法体）进行重新编写。

子类重写后的方法通过 super().方法名() 调用父类中被重写的方法。

# -*- coding: utf-8 -*-
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# 如果子类对继承自己父类的某个属性不满意，可以在子类对其（方法体）进行重新编写
# 子类重写后的方法通过 super()...方法名() 调用父类中被重写的方法


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

    def info(self):
        print(self.name, self.age)


class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, stu_nb):
        super(Student, self).__init__(name, age)
        self.stu_nb = stu_nb

    def info(self):  # 方法重写
        super().info()  # 调用父类中方法
        print(f'学号:self.stu_nb')  # f''格式化字符串


class Teach(Person):
    def __init__(self, name, age, teach_of_year):
        super(Teach, self).__init__(name, age)
        self.teach_of_year = teach_of_year

    def info(self):  # 方法重写
        super().info()
        print('教龄0'.format(self.teach_of_year))  # 格式化字符串


student = Student('张三', 20, '1001')
teacher = Teach('杨老师', 34, 10)

student.info()
print('-----------------')
teacher.info()

2.object类

# -*- coding: utf-8 -*-
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'''
object 类是所有类的父类，所有类都有object类的属性和方法
内置函数dir（）可以查看指定对象所有属性
Object有一个__str__方法，用于返回一个对于”对象的描述
对应内置函数str（）通常用于print（）方法，帮我们查看对象的信息，所以经常会对__str__进行重写“'''


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

    def __str__(self):  # 重写父类object中的方法
        return '我的名字是0，今年1岁了'.format(self.name, self.age)


stu = Student('张三', 20)
print(dir(stu))  # 查看stu这个对象的所有属性和方法 从object类中继承的
print(stu)  # 默认调用__str__()这样的方法 输出:我的名字是张三，今年20岁了

print(type(stu))  # <class '__main__.Student'>  Student类型

3.多重继承

一个子类可以有多个“直接父类”，这样，就具备了“多个父类”的特点，通过类的特殊属性__mro__ 可以查看类的组织结构。

定义子类时，必须在其构造函数中调用父类的构造函数

# -*- coding: utf-8 -*-
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# 多继承
class A(object):
    pass


class B(object):
    pass


class C(A, B):
    pass

三、多态

多态:多态就是具有多种形态，即便不知道一个变量所引用的对象是什么类型，仍然可以使用这个变量调用方法，在运行过程中根据变量所引用的对象类型，动态决定调用那个对象中的方法。

代码实现：

# -*- coding: utf-8 -*-
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# @Time  : 2022/8/15 23:27


''' 
多态:多态就是具有多种形态，即便不知道一个变量所引用的对象是什么类型，仍然可以使用这个变量调用方法，在运行过程中根据变量所引用的对象类型，动态决定调用那个对象中的方法'''

# 动态语言多崇尚鸭子类型，当一只鸟走起来向鸭子，游起来以向鸭子，看起来也像鸭子，那么这只鸟及可以被称为鸭子


class Animal(object):
    def eat(self):
        print('动物会吃')


class Dog(Animal):
    def eat(self):
        print('够吃骨头')


class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print('猫吃小鱼')


class Person:
    def eat(self):
        print('人吃五谷杂粮')


# 定义一个函数
def fun(fun1):
    fun1.eat()  # 调用对象的eat()方法


if __name__ == '__main__':
    # 开始调用函数
    fun(Animal())  # Cat继承了Animal Dog继承了Animal
    fun(Cat())  # Cat 和Dog是重写了父类中的eat方法，调用了自己重写后的内容
    fun(Dog())

    print('------------------')
    fun(Person())  # Person 没有继承关系 但是有eat方法，直接调用eat方法

1.动态语言与静态语言

Python是一门动态语言，可以在创建对象后动态的绑定属性和方法，

静态语言和动态语言关于多态的区别：

静态语言实现多态的三个必要条件(Java)
1. 继承
2. 方法重写
3. 父类引用指向子类对象

动态语言：(Python)
动态语言的多态崇尚 “鸭子类型“ 一只鸟走起来像鸭子，游起来像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。在鸭子类型中，不需要关心对象是什么类型，到底是不是鸭子，只关心对象的行为’’’

四、类的特殊属性和方法

1.特殊属性

特殊属性	描述
__dict__	获得类对象或实例对象所绑定的所有属性的方法的字典

# -*- coding: utf-8 -*-
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# 特殊属性 __dict__ 获得类对象或实例对象所绑定的所有 属性 或 方法 的字典
class A:
    pass


class B:
    pass


class C(A, B):
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性
        self.name = name
        self.age = age


if __name__ == '__main__':

    # 创建C类的对象
    x = C('Jack', 20)  # x是C类的一个实例对象

    print(x.__dict__)  # 获得实例对象属性的字典
    print(C.__dict__)  # 获得类对象的属性和方法的字典
    print('-----------------')

    print(x.__class__)  # 输出对象所属的类
    print(C.__bases__)  # C类父类类型的元组  (<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>)
    print(C.__base__)  # 类的基类  离C类最近的父类
    print(C.__mro__)  # 查看类的层次结构
    print(A.__subclasses__())  # 子类的列表

2.特殊方法

特殊方法	描述
__len__()	通过重写 __len__()方法，让内置函数len()的参数可以是自定义类型
__add__()	通过重写__add__()方法，可以让自定义对象具有+的功能
__new__()	用于创建对象
__init__()	对创建的对象进行初始化

__len__()方法和 __add__() 方法

# -*- coding: utf-8 -*-
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# 1.特殊方法  __add__()
# 通过重写 __add__()方法，可以使自定义对象具有 “+” 的功能
a = 20
b = 100
c = a + b  # 两个整数类型的对象的相加操作
d = a.__add__(b)
print(c)
print(d)


class Student:
    sex = '女'  # 类属性

    def __init__(self, name):  # 初始化方法
        self.name = name

    def __add__(self, other):  # 重写 __add__()方法 可以使自定义对象具有 “+” 的功能
        return self.name + other.name

    def __len__(self):  # 重写 __len__方法 让自定义函数len()的参数可以是自定义类型
        return len(self.name)


stu1 = Student('Jack')
stu2 = Student('李四')
s = stu1 + stu2  # 实现了两个对象的加法运算（因为在Student类中 编写__add__()特殊的方法）
print(s)

# 2.特殊方法  __len__()
# 通过重写__len__()方法，让自定义函数len()的参数可以是自定义类型
lst = [11, 22, 33, 44]
print(len(lst))  # len是内置函数，可以计算列表的一个长度
print(lst.__len__())  # 特殊方法
print(len(stu1))

__new__方法

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class Person(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):  # 创建对象
        print('__new__()方法被调用执行了，cls的id值为0'.format(id(cls)))
        obj = super().__new__(cls)  # 创建对象 obj
        print(f'创建对象(obj)的id值为:id(obj)')
        print(Person)  # <class '__main__.Person'>
        print(obj)  # <__main__.Person object at 0x000001C8B13D9CA0>
        return obj

    def __init__(self, name, age):  # 对对象的属性进行初始化
        print(f'__init__()被调用执行了，self的id值为id(self)')
        self.nane = name
        self.age = age


if __name__ == '__main__':
    print(f'object这个类对象的id为:id(object)')
    print(f'Person这个类对象的id为:id(Person)')

    # 创建Person类的实例对象
    p1 = Person('张三', 20)

    print(f'p1这个Person类的实例对象的id为id(p1)')

__init__方法

# -*- coding: utf-8 -*-
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# @email : [e-mail]
# @Time  : 2022/8/15 23:27


class Person(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):  # 创建对象
        print('__new__()方法被调用执行了，cls的id值为0'.format(id(cls)))
        obj = super().__new__(cls)  # 创建对象 obj
        print(f'创建对象(obj)的id值为:id(obj)')
        return obj

    def __init__(self, name, age):  # 对对象的属性进行初始化
        print(f'__init__()被调用执行了，self的id值为id(self)')
        self.nane = name
        self.age = age


print(f'object这个类对象的id为:id(object)')
print(f'Person这个类对象的id为:id(Person)')

# 创建Person类的实例对象
p1 = Person('张三', 20)
print(f'p1这个Person类的实例对象的id为id(p1)')

五、变量的赋值操作

只是多生成了一个变量，实际上还是指向同一个对象

# -*- coding: utf-8 -*-
# author : Flyme awei 
# 开发时间: 2022/7/1 15:32

class CPU:
    pass


class Disk:
    pass


class Computer:
    def __init__(self, cpu, disk):  # 给对象的实例属性进行初始化
        self.cpu = cpu
        self.disk = disk


# 变量的赋值
cp1 = Computer(cpu='CPU', disk='DISK')  # 创建CPU类的实例对象
cp2 = cp1  
# 变量的赋值,一个对象的实例采用两个变量存储，实际上还是指向一个对象
print(cp1, id(cp1))
print(cp2, id(cp2))

赋值（=），就是创建了对象的一个新的引用，修改其中任意一个变量都会影响到另一个。

---

六、对象的浅拷贝和深拷贝

1.浅拷贝

Python拷贝一般都是浅拷贝，拷贝时，对象包含的子对象内容不拷贝，因此，源对象与拷贝对象会引用同一个子对象。

# -*- coding: utf-8 -*-
# author : Flyme awei 
# 开发时间: 2022/7/1 15:32

import copy


class CPU:
    pass


class Disk:
    pass


class Computer:
    def __init__(self, cpu, disk):  # 给对象的实例属性进行初始化
        self.cpu = cpu
        self.disk = disk


cpu = CPU()  # 创建一个 CPU 类的实例对象
disk = Disk()  # 创建一个Disk 类对象
computer = Computer(cpu, disk)  # 创建一个Computer类的实例对象

# 浅拷贝
print(cpu)
print(disk)
computer2 = copy.copy(computer)  # 子对象不拷贝
print(computer, computer.cpu, computer.disk)
print(computer2, computer2.cpu, computer2.disk)


# 类的浅拷贝:
# Python的拷贝一般都是浅拷贝，拷贝时，对象包含的子对象内容不拷贝
# 因此，源对象与拷贝对象会引用同一个子对象

浅拷贝：创建一个新的对象，但它包含的是对原始对象中包含项的引用
（如果用引用的方式修改其中一个对象，另外一个也会修改改变）

哪些是浅拷贝：

1. 完全切片方法；
2. 工厂函数，如list()；
3. copy模块的copy()函数。

---

2.深拷贝

使用copy模块的deepcopy函数，递归拷贝对象中包含的子对象，源对象和拷贝对象所有的子对象也不相同。

# -*- coding: utf-8 -*-
# author : Flyme awei 
# 开发时间: 2022/7/1 15:32

import copy


class CPU:
    pass


class Disk:
    pass


class Computer:
    def __init__(self, cpu, disk):  # 给对象的实例属性进行初始化
        self.cpu = cpu
        self.disk = disk


cpu = CPU()  # 创建一个 CPU 对象
disk = Disk()  # 创建一个硬盘类对象
computer = Computer(cpu, disk)  # 创建一个计算机类对象

# 深拷贝
computer1 = copy.deepcopy(computer)
print(computer, computer.cpu, computer.disk)
print(computer1以上是关于Python面向对象三大特征的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
 华为云技术分享Python 面向对象三大特征之多态
 python与鸭子类型
 Python面向对象编程——多态多态性鸭子类型
 面向对象的三大特性
 Golang如何体现面向对象三大特征之多态？
 多态，封装