python面向对象编程（OOP）

Posted 2021-01-15 丹华抱一鷇音子

 python作为一种解释性语言，其主要的编程方式就是面向对象，而且python的框架django也是主要面向对象的编程。

类（class）和对象（object）

类（class）是用来描述具有相同属性（attribute）和方法（method）对象的集合。对象（object）是类（class）的实例。比如学生都有名字和分数，他们有着共同的属性。这时我们就可以设计一个学生类，用来记录学生的名字和分数，并自定义打印出来。

• 属性（attribute）：类里面用于描述所有对象共同特征的变量或数据。比如此例的学生的名字和分数。
• 方法（method）：类里面的函数，用来区别类外面的函数，用来实现某些功能。比如打印出学生的名字和分数。

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # 定义学生属性
10     def __init__(self, name, score):
11         self.name = name
12         self.score = score
13 
14     # 定义打印学生信息的方法
15     def show(self):
16         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))

这个案例我们只是定义了一个抽象的类，并没有实例化（Instance）。只有实例化时，才会创建一个对象（object），并为之分配一个存储空间。所以说对象（object）是类（class）的一个实例。

要创建一个具体的学生对象，我么还需：

1 student1 = Student（‘Jimmy’, 100）
2 student1 = Student（‘Tom’, 90）

在这个案例中，Student是类，student1和student2是我们创建的具体的学生对象。当我们输入上述代码时，Python会自动调用默认的__init__初始构造函数来生成具体的对象。关键字self是个非常重要的参数，代表创建的对象本身。

当你创建具体的对象后，你可以直接通过student1.name和student1.score来分别获取学生的名字和分数，也可以通过student1.show()来直接打印学生的名字和分数。

 

类变量(class variables)与实例变量（instance variables）

 假设我们需要在Student类里增加一个计数器number，每当一个新的学生对象(Object)被创建时，这个计数器就自动加1。由于这个计数器不属于某个具体学生，而属于Student类的，所以被称为类变量(class variables)。而姓名和分数属于每个学生对象的，所以属于实例变量(instance variables)，也被称为对象变量(object variables)。

这个新student类是这样的：

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # number属于类变量,不属于具体实例,定义在方法外
10     number = 0
11 
12     # 定义学生属性,初始化方法
13     def __init__(self, name, score):
14         self.name = name
15         self.score = score
16 
17         # 此处演示为错误写法,请忽略
18         number = number + 1
19 
20     # 定义打印学生信息的方法
21     def show(self):
22         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))

类变量和实例变量的区别很大，访问方式也也不一样。

• 类变量:类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中，但在函数体之外。访问或调用类变量的方法正确做法是类名.变量名或者self.__class__.变量名。self.__class__自动返回每个对象的类名。
• 实例变量：定义在方法中的变量。，属于某个具体的对象。访问这个变量的正确方式是self.变量名或者对象名.变量名。

纠正后的正确写法为Student.number或者self.__class__.number：

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # number属于类变量,不属于具体实例,定义在方法外
10     number = 0
11 
12     # 定义学生属性,初始化方法
13     def __init__(self, name, score):
14         self.name = name
15         self.score = score
16 
17         Student.number = Student.number + 1  # 或者self.__class__.number = self.__class__.number + 1
18 
19     # 定义打印学生信息的方法
20     def show(self):
21         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
22 
23 
24 """
25 实例化：
26 创建对象
27 """
28 student1 = Student(‘Jimmy‘, 100)
29 student2 = Student(‘Tom‘, 90)
30 
31 print(Student.number)  # 打印结果：2
32 print(student1.__class__.number)  # 打印结果：2

类方法（classmethod）

正如同有些变量只属于类，有些方法也只属于类，不属于具体的对象。你有没有注意到属于对象的方法里面都有一个self参数, 比如__init__(self), show(self)? self是指对象本身。属于类的方法不使用self参数， 而使用参数cls，代表类本身。另外习惯上对类方法我们会加上@classmethod的修饰符做说明。

下面仍旧以Student为例，不过这次不用print来打印学生数量，而定义一个类方法来打印，看是不是简洁很多。

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # number属于类变量,不属于具体实例,定义在方法外
10     number = 0
11 
12     # 定义学生属性,初始化方法
13     def __init__(self, name, score):
14         self.name = name
15         self.score = score
16 
17         Student.number = Student.number + 1  # 或者self.__class__.number = self.__class__.number + 1
18 
19     # 定义打印学生信息的方法
20     def show(self):
21         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
22 
23     # 定义类方法，打印学生的数量
24     @classmethod
25     def total(cls):
26         print("Total: {0}".format(cls.number))
27 
28 
29 """
30 实例化：
31 创建对象
32 """
33 student1 = Student(‘Jimmy‘, 100)
34 student2 = Student(‘Tom‘, 90)
35 
36 # 打印学生数量，Total：2
37 Student.total()

类的私有属性(private attribute)和私有方法(private method)

类里面的私有属性和私有方法以双下划线__开头。私有属性或方法不能在类的外部被使用或直接访问。我们同样看看学生类这个例子，把分数score变为私有属性，看看会发生什么。

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # 定义学生属性,初始化方法
10     def __init__(self, name, score):
11         self.name = name
12         self.__score = score
13 
14     # 定义打印学生信息的方法
15     def show(self):
16         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
17 
18 
19 
20 """
21 实例化：
22 创建对象
23 """
24 student1 = Student(‘Jimmy‘, 100)
25 student2 = Student(‘Tom‘, 90)
26 
27 student1.show()  
28 student1.__score  # 打印出错，该属性不能从外部访问

如果你将score变成__score, 你将不能直接通过student1.__score获取该学生的分数。show()可以正常显示分数，是因为它是类里面的函数，可以访问私有变量。

私有方法是同样的道理。当我们把show()变成，__show()你将不能再通过student1.__show()打印出学生的名字和分数。值得注意的是私有方法必需含有self这个参数，且把它作为第一个参数。

在面向对象的编程中,通常情况下很少让外部类直接访问类内部的属性和方法，而是向外部类提供一些按钮,对其内部的成员进行访问,以保证程序的安全性，这就是封装。

@property的用法与神奇之处

在上述案例中用户不能用student1.__score方式访问学生分数，然而用户也就知道了__score是个私有变量。我们有没有一种方法让用户通过student1.score来访问学生分数而继续保持__score私有变量的属性呢？这时我们就可以借助python的@property装饰器了。我们可以先定义一个方法score(), 然后利用@property把这个函数伪装成属性。见下面例子:

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 # 创建一个类
 7 class Student:
 8 
 9     # 定义学生属性,初始化方法
10     def __init__(self, name, score):
11         self.name = name
12         self.__score = score
13 
14     # 定义打印学生信息的方法
15     @property
16     def score(self):
17         print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
18 
19 
20 
21 """
22 实例化：
23 创建对象
24 """
25 student1 = Student(‘Jimmy‘, 100)
26 student2 = Student(‘Tom‘, 90)
27 
28 student1.score   # Name: Jimmy. Score: 100

注意： 一旦给函数加上一个装饰器@property,调用函数的时候不用加括号就可以直接调用函数了 

类的继承(Inheritance)

面向对象的编程带来的最大好处之一就是代码的重用，实现这种重用的方法之一是通过继承(Inheritance)。你可以先定义一个基类(Base class)或父类(Parent class)，再按通过class 子类名（父类名)来创建子类(Child class)。这样子类就可以从父类那里获得其已有的属性与方法，这种现象叫做类的继承。

我们再看另一个例子，老师和学生同属学校成员，都有姓名和年龄的属性，然而老师有工资这个专有属性，学生有分数这个专有属性。这时我们就可以定义1一个学校成员父类，2个子类。

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2 __author__ = ‘dapeng‘
 3 __date__ = ‘18-10-26 上午12:08‘
 4 
 5 
 6 class SchoolMember:
 7 
 8     def __init__(self, name, age):
 9         self.name = name
10         self.age = age
11 
12     def tell(self):
13         # 打印个人信息
14         print(‘Name: "{}" Age: "{}"‘.format(self.name, self.age), end="")
15 
16 
17 class Teacher(SchoolMember):
18 
19     def __init__(self, name, age, salary):
20         SchoolMember.__init__(self, name, age)  # 利用父类进行初始化
21         self.salary = salary
22 
23     # 方法重写
24     def tell(self):
25         SchoolMember.tell(self)
26         print(‘Salary: {}‘.format(self.salary))
27 
28 
29 # 创建子类Student
30 class Student(SchoolMember):
31 
32     def __init__(self, name, age, score):
33         SchoolMember.__init__(self, name, age)
34         self.score = score
35 
36     def tell(self):
37         SchoolMember.tell(self)
38         print(‘score: {}‘.format(self.score))
39 
40 
41 teacher1 = Teacher("Jimmy", 40, "$60000")
42 student1 = Student("Tom", 18, 90)
43 
44 teacher1.tell()  # 打印 Name: "Jimmy" Age: "40"Salary: $60000
45 student1.tell()  # 打印 Name: "Tom" Age: "18"score: 90

上述代码中:

• 在创建子类的过程中，你需要手动调用父类的构造函数__init__来完成子类的构造。

• 在子类中调用父类的方法时，需要加上父类的类名前缀，且需要带上self参数变量。比如SchoolMember.tell(self), 这个可以通过使用super关键词简化代码。

• 如果子类调用了某个方法(如tell())或属性，Python会先在子类中找，如果找到了会直接调用。如果找不到才会去父类找。这为方法重写带来了便利。

实际Python编程过程中，一个子类可以继承多个父类，原理是一样的。第一步总是要手动调用__init__构造函数。

 super()关键字调用父类方法

在子类当中可以通过使用super关键字来直接调用父类的中相应的方法，简化代码。在下面例子中，学生子类调用了父类的tell()方法。super().tell()等同于SchoolMember.tell(self)。当你使用Python super()关键字调用父类方法时时，注意去掉括号里self这个参数。

 1 # 创建子类学生Student
 2 class Student(SchoolMember):
 3 
 4     def __init__(self, name, age, score):
 5         SchoolMember.__init__(self, name, age)
 6         self.score = score
 7 
 8     def tell(self):
 9         super().tell() # 等同于 SchoolMember.tell(self)
10         print(‘score: {}‘.format(self.score))

 

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