python之面向对象编程一

Posted 2021-01-02 菜鸟小于

详细讲述了python面向对象编程,及三大特性

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。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。今天学习新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）

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。

1 class people:
2     def wave(self):
3         print(\'Hello World!\')
4 
5 obj = people()

class为关键字，表示创建一个people的类 ，def wave为创建类中的函数，obj则是class创建的实例对象。

ps：类中的函数第一个参数必须是self， 类中定义的函数叫做 “方法”。

class people:
    def jon(self):
        print(\'say Hello!\')
    def tom(self,name):
        print(\'say hello %s\'%name)
        
obj = people()
obj.jon()  #执行jon方法
obj.tom(\'Jerry\')  #执行tom方法

通过上面代码演示，你会认为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。

面向对象的三大特性

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

# 创建类
class people:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
#根据类people创建对象
#自动执行people类的__init__方法
p1 = people(\'xixi\',21)
p2 = people(\'hehe\',23)

上面代码__init__()称为构造方法,根据类创建对象时自动执行

将xixi,21分别封装到people的name和age属性中

self是一个形式参数,当执行p1 = people(\'xixi\',21)时,self等于p1

同理p2 = people(\'hehe\',23)时,self等于p2

所以,内容实际被封装到了对象,p1,p2中,每个对象都有name和age属性,都封装到对象p1,2中

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

对象 p1 和 p2 在存储到内存中,根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名

 1 class people:
 2     def __init__(self,name,age):
 3         self.name = name
 4         self.age = age
 5 #根据类people创建对象
 6 #自动执行people类的__init__方法
 7 p1 = people(\'xixi\',21)
 8 print(p1.name) #直接调用p1对象的name属性
 9 print(p1.age)  #p1的age属性
10 p2 = people(\'hehe\',23)
11 print(p2.name)
12 print(p2.age)

View Code

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:

 1 class people:
 2     def __init__(self,name,age):
 3         self.name = name
 4         self.age = age
 5 
 6     def attr(self):
 7         print(self.name)
 8         print(self.age)
 9 #根据类people创建对象
10 #自动执行people类的__init__方法
11 p1 = people(\'xixi\',21)
12 p1.attr()
13 p2 = people(\'hehe\',23)
14 p2.attr()

View Code

 Python默认会将p1传给self参数，即：p1.attr(p1)，所以，此时方法内部的 self ＝ p1，即：self.name 是 xixi ；self.age 是 12,同理,p2也是如此.

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: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

def kanchai(name, age, gender):
    print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)


def qudongbei(name, age, gender):
    print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)


def dabaojian(name, age, gender):
    print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)


kanchai(\'小明\', 10, \'男\')
qudongbei(\'小明\', 10, \'男\')
dabaojian(\'小明\', 10, \'男\')


kanchai(\'老李\', 90, \'男\')
qudongbei(\'老李\', 90, \'男\')
dabaojian(\'老李\', 90, \'男\')

函数式编程

class Foo:
    
    def __init__(self, name, age ,gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender

    def kanchai(self):
        print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)

    def qudongbei(self):
        print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)

    def dabaojian(self):
        print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)


xiaoming = Foo(\'小明\', 10, \'男\')
xiaoming.kanchai()
xiaoming.qudongbei()
xiaoming.dabaojian()

laoli = Foo(\'老李\', 90, \'男\')
laoli.kanchai()
laoli.qudongbei()
laoli.dabaojian()

面向对象编程

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。

如:

      男孩:talk,sleep,walk,eat

       女孩:talk,sleep,walk,eat

class man：

    def talk(self):
        print \'喵喵叫\'

    def eat(self):
        # do something

    def walk(self):
        # do something

    def slepp(self):
        # do something

  class woman：

    def talk(self):
        print \'喵喵叫\'

    def eat(self):
        # do something

    def walk(self):
        # do something

    def slepp(self):
        # do something

伪代码

上述代码不难看出，talk,sleep,walk,eat是男和女都具有的功能，而我们却分别的男和nv的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：

     people:talk,sleep,walk,eat

         man:喝酒

    woman:穿裙子

class people:

    def eat(self):
        # do something

    def walk(self):
        # do something

    def eat(self):
        # do something

    def sleep(self):
        # do something

# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class man(people)：

    def 喝酒(self):
        print \'喝酒\'
        
# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class woman(people)：

    def 穿裙子(self):
        print \'穿裙子\'

伪代码

class people:

    def eat(self):
        print "%s 吃 " %self.name

    def walk(self):
        print "%s 走 " %self.name

    def sleep(self):
        print "%s 睡 " %self.name

    def talk(self):
        print "%s 说 " %self.name


class man(people):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
       

    def drink(self):
        print \'喝酒\'

class woman(Animal):
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        
        
    def wear(self):
        print \'穿裙子\'
        

# ######### 执行 #########

p1 = man(\'yu\')
p1.eat()

p2 = man(\'li\')
p2.drink()

p3 = Dog(\'liu\')
p3.eat()

实例演示

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。

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:

class p1:
     pass
class p2(p1):
     pass

新式类:

class p1(object):
      pass
class p2(p1):
      pass

class D:

    def bar(self):
        print \'D.bar\'


class C(D):

    def bar(self):
        print \'C.bar\'


class B(D):

    def bar(self):
        print \'B.bar\'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print \'A.bar\'

a = A()
# 执行bar方法时
# 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
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()

经典类多继承

class D(object):

    def bar(self):
        print \'D.bar\'


class C(D):

    def bar(self):
        print \'C.bar\'


class B(D):

    def bar(self):
        print \'B.bar\'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print \'A.bar\'

a = A()
# 执行bar方法时
# 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
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()

新式类继承

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”。

“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。”

我们并不关心对象是什么类型，到底是不是鸭子，只关心行为。

鸭子类型在动态语言中经常使用，非常灵活，使得python不想java那样专门去弄一大堆的设计模式。

class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print \'S1.show\'


class S2(F1):

    def show(self):
        print \'S2.show\'

def Func(obj):
    print obj.show()

s1_obj = S1()
Func(s1_obj) 

s2_obj = S2()
Func(s2_obj) 

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.

类和对象在内存中是如何保存？

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p1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 p1当作参数传给 方法的第一个参数 self