Python 面向对象-上篇

Posted GuangJun Gao

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python 面向对象-上篇相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

概述

  • 面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码
  • 函数式：将某功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅调用函数即可
  • 面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强...”

面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。

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while True：
    if cpu利用率 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
 
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
 
    if 内存占用 > 80%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

随着时间的推移，开始使用了函数式编程，增强代码的重用性和可读性，就变成了这样：

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def 发送邮件(内容)
    #发送邮件提醒
    连接邮箱服务器
    发送邮件
    关闭连接
 
while True：
 
    if cpu利用率 > 90%:
        发送邮件(\'CPU报警\')
 
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        发送邮件(\'硬盘报警\')
 
    if 内存占用 > 80%:
        发送邮件(\'内存报警\') 

今天我们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）
注：Java和C#来说只支持面向对象编程，而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程

创建类和对象

面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，所以，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。

　　类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能

　　对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数

  • class是关键字，表示类
  • 创建对象，类名称后加括号即可

ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）
　　 类中定义的函数叫做 “方法”

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# 创建类
class Foo:
     
    def Bar(self):
        print \'Bar\'
 
    def Hello(self, name):
        print \'i am %s\' %name
 
# 根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.Bar()            #执行Bar方法
obj.Hello(\'wupeiqi\') #执行Hello方法　

诶，你在这里是不是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便

  • 面向对象：【创建对象】【通过对象执行方法】
  • 函数编程：【执行函数】

观察上述对比答案则是肯定的，然后并非绝对，场景的不同适合其的编程方式也不同。

总结：函数式的应用场景 --> 各个函数之间是独立且无共用的数据

面向对象三大特性

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。

一、封装

封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。

所以，在使用面向对象的封装特性时，需要：

  • 将内容封装到某处
  • 从某处调用被封装的内容

第一步：将内容封装到某处

 self 是一个形式参数，当执行 obj1 = Foo(\'wupeiqi\', 18 ) 时，self 等于 obj1

                              当执行 obj2 = Foo(\'alex\', 78 ) 时，self 等于 obj2

所以，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来保存。

第二步：从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时，有两种情况：

  • 通过对象直接调用
  • 通过self间接调用

1、通过对象直接调用被封装的内容

上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名

2、通过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时，需要通过self间接调用被封装的内容

综上所述，对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

练习一：在终端输出如下信息

  • 小明，10岁，男，上山去砍柴
  • 小明，10岁，男，开车去东北
  • 小明，10岁，男，最爱大保健
  • 老李，90岁，男，上山去砍柴
  • 老李，90岁，男，开车去东北
  • 老李，90岁，男，最爱大保健
  • 老张...
 函数式编程
 面向对象

上述对比可以看出，如果使用函数式编程，需要在每次执行函数时传入相同的参数，如果参数多的话，又需要粘贴复制了...  ；而对于面向对象只需要在创建对象时，将所有需要的参数封装到当前对象中，之后再次使用时，通过self间接去当前对象中取值即可。

 

练习二：游戏人生程序

1、创建三个游戏人物，分别是：

  • 苍井井，女，18，初始战斗力1000
  • 东尼木木，男，20，初始战斗力1800
  • 波多多，女，19，初始战斗力2500

2、游戏场景，分别：

  • 草丛战斗，消耗200战斗力
  • 自我修炼，增长100战斗力
  • 多人游戏，消耗500战斗力
 游戏人生

二、继承

继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子可以继承父的内容。

例如：

　　猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

　　狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

如果我们要分别为猫和狗创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能，如下所示：

 伪代码

上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能，而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：

　　动物：吃、喝、拉、撒

　　   猫：喵喵叫（猫继承动物的功能）

　　   狗：汪汪叫（狗继承动物的功能）

 伪代码 
 代码实例

所以，对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过 派生类 和 基类 ，他们与子类和父类只是叫法不同而已。

学习了继承的写法之后，我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：

 代码实例

那么问题又来了，多继承呢？

  • 是否可以继承多个类
  • 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？

1、Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先

  • 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
  • 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找

经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推荐的写法，从写法上区分的话，如果 当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。

 

 经典类多继承
 新式类多继承

经典类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错

新式类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错

注意：在上述查找过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了

三、多态 

 Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，但是原生多态，其Python崇尚“鸭子类型”。

 Python伪代码实现Java或C#的多态
 Python “鸭子类型”

总结 

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：

  • 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
  • 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
  • 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
  • 面向对象三大特性：封装、继承和多态

问答专区

问题一：什么样的代码才是面向对象？

答：从简单来说，如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现，那么就是面向对象编程了。

问题二：函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？

答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。

所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用

面向对象的应用场景:

  1. 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
     Demo
  2. 需要创建多个事物，每个事物属性个数相同，但是值的需求
    如：张三、李四、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同
     Demo

问题三：类和对象在内存中是如何保存？

答：类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份，大致如下图：

如上图所示，根据类创建对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值之外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。

当通过 obj1 执行 【方法一】 时，过程如下：

    1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
    2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self 

以上是关于Python 面向对象-上篇的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

VSCode自定义代码片段9——JS中的面向对象编程

Python基础—面向对象（进阶篇）

python学习笔记-面向对象进阶&异常处理

python学习笔记-面向对象进阶&异常处理

python之路之前没搞明白4面向对象（封装）

Python面向对象学习之八，装饰器