Python面向对象编程基础

Posted 2021-02-12

面向对象编程是Python中的核心之一，面向对象的核心并不是概念，语法，使用有多么复杂，而是一种编程思想，并不是掌握了类创建与使用就真正掌握了面向对象编程，这需要在不断工作与练习中逐步提升；抛去代码，我们先来看现实世界的基本概念：

类：

我们最先想到的就是分类：人，动物，植物...这些都是自然界的大类；

每个类别都有自己的特征与行为，而类就是描述这些具有相同属性与方法的对象的集合。
通过一个图来全面了解面向对象基本概念：

属性：

类具有的特征，对于人类来说，身高、体重、性别等是基本属性；

方法：

类具有的功能，对于人来来说：吃饭、睡觉、工作等是通用方法；

实例：

类对应的一个具体对象，比如梅西，詹姆斯都是实际存在的人；
每个实例都有自己实际属性与方法，比如詹姆斯的姓名，体重等；

方法：

对象行为的描述，对于人类来说，吃饭，睡觉，工作都是方法；

还有一些其他基本概念，我们通过Python来实际讲解。

1：类基本语法

1.1：定义类

先来看基本语法：

class 类名:
    pass
#例如:
class Person:
    pass

1>class 为关键字；
2>Person为类名称；

人类有一些共同特征与方法，我们如何在类中添加？

1.2：添类属性

人类中有公共属性，例如：居住在地球，氧气和水是必需品；我们可以将其添加到类中：

class Person:
    #居住星球
    start = ‘Earth‘
    #必须品:水，实物，氧气
    needlist = [‘water‘, ‘food‘,‘oxygen‘]

我们可以直接访问这些属性：

print(Person.star)
print(Person.needlist)

输出结果：

print(Person.star)
print(Person.needlist)

人类有一些共同方法，例如：吃饭，睡觉，工作等，如何添加到类中？

添加方法：

python中类方法分为实例方法，类方法，静态方法，其他语言中也有这些概念，可能语法不同，但是基本概念类似，我们先来看实例方法，基本语法如下：

class 类名:
    def func_name(self, *args, **kwargs):
        pass

1>类中添加实例方法，与定义函数类似，def关键字+方法名+参数；
2>实例方法的第一个参数必须是self，这是基本语法；
3>实例方法不能直接调用，只有具体对象才能调用；

添加人类方法：sleep，eat，work，say；代码实现如下：

class Person:
    #居住星球
    star = ‘Earth‘
    #必须品:水，实物，氧气
    needlist = [‘water‘, ‘food‘,‘oxygen‘]
    #第一个参数：self
    def eat(self, foodlist):
        pass
    def sleep(self):
        pass
    def work(self, tasklist):
        pass
    def say(self, what):
        pass

后面实际工作与学习中，如果我们对类掌握十分熟悉，可以先把属性与接口定义出来，然后逐步完善每一个方法就可以，为了方便后面观察调用过程，我们给每个方法加上输出信息：

class Person:
    #居住星球
    star = ‘Earth‘
    #必须品:水，实物，氧气
    needlist = [‘water‘, ‘food‘,‘oxygen‘]
    #第一个参数：self
    def eat(self, foodlist):
        print(‘I eat:‘,foodlist)
    def sleep(self):
        print(‘I am sleep now‘)
    def work(self, tasklist):
        print(‘my work is:‘, tasklist)
    def say(self, what):
        print(‘I say:‘, what)

类定义好了，我们如何来使用呢，来创建具体人的对象，实例化：

实例化

创建一个对象，对于刚才例子我们可以使用下面方式：

p1 = Person()
p2 = Person()

p2与p2就是Person类对应的两个对象，也成为实例，如何调用eat, sleep等方法？
使用实例p1,p2还是Person？当有疑问时，我们可以通过实际操作验证：

p1.sleep()
Person.sleep()

输出结果：

I am sleep now
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-3a15402f300a> in <module>()
      1 p1.sleep()
----> 2 Person.sleep()

TypeError: sleep() missing 1 required positional argument: ‘self‘

第一条语句正常输出，第二条是错误的，因为需要参数self；
这里我们有必要把这个搞清楚：

1>Person类中的方法都是实例方法，他的第一个参数必须是self,那么self究竟是谁？
2>如果是实例直接调用，那么self,就是实例自己，比如，p1,p2；
3>类不能直接调用实例方法，因为没有与实例进行绑定，但是可以换一种方式调用；

下面我们来验证self究竟是谁，对代码进行修改：

#定义最简Person类
class Person:
    def whoami(self):
        print(‘I am 0x%x‘%id(self))
#创建对象
p = Person()
#id函数：显示对象内存地址
print(‘p id:0x%x‘%id(p))
#对象调用实例方法
p.whoami()
#不推荐使用，只是用来理解实例方法，
#实例方法第一参数必须是类的一个实例
Person.whoami(p)

输出结果（ 输出地址可能不同）：

p id:0x7f99c06d4fd0
I am 0x7f99c06d4fd0
I am 0x7f99c06d4fd0

通过这里例子，希望对大家理解实例方法有帮助。

重要的__init__方法

定义人类了，但人有名称，年龄等自己特征，如何在实例化时候指定这些属性，这里我们需要使用__init__方法，我们先来添加一个__init__方法，看一下调用过程。

#添加__init__方法
class Person:
    def __init__(self, name):
        print(‘call init name:‘, name)
#实例化时，添加名称
p1 = Person(‘sun‘)
p2 = Person(‘li‘)

输出结果为：

call init name: sun
call init name: li

我们并没有显示调用__init__方法，这是怎么回事？
实例化过程会默认调用__init__方法，调用__init__时，实例已经创建出来，这个方法的参数对应实例化时传递参数，目的：初始化对象的属性。比如名称，如何添加实例属性？

类属性与实例属性

首先来看类属性，我们人类都属于地球，所以我们添加一个属性：

class Person:
    #居住星球
    star = ‘Earth‘
    name = ‘unknow‘
p1 = Person()
#访问star与name
print(p1.star, p1.name)

输出结果：

Earth unknow

这里我们访问p1的star与name其实访问的是类属性。

添加实例属性：

#既简单又粗暴
p1.name = ‘sun‘
print(p1.star, p1.name)

输出结果：

Earth sun

思考问题：这时候Person类中的name是什么？做实验验证：

print(‘p1.name:‘,p1.name)
print(‘Person.name:‘,Person.name)

输出结果：

p1.name: sun
Person.name: unknow

分析下上面步骤：

1>p1.name=sun，修改了什么？它只是对p1增加name属性，值为sun，对其他对象与Person类没有任何影响；
2>p1与Person中有了name属性，p1访问时，选择哪个？如果实例中有name属性，使用实例中属性，如果没有，去类中查找，若类中不存在报异常。

下面我们在__init__方法中直接添加实力属性，实例化时直接添加名称与年龄：

class Person:
    name = ‘unknow‘
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def selfintroduction(self):
        print(‘my name is %s, I am %d years old.‘%(self.name, self.age))
p1 = Person(‘sun‘, 10)
p1.selfintroduction()

输出结果：

my name is sun, I am 10 years old.

我们有个问题，实例中的name与age被放到哪里，通过__dict__看下：

print(‘Person:‘,Person.__dict__)
print(‘p1:‘,p1.__dict__)

输出结果：

Person: {‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘name‘: ‘unknow‘, ‘__init__‘: <function Person.__init__ at 0x7f99c0748d90>, ‘selfintroduction‘: <function Person.selfintroduction at 0x7f99c0748bf8>, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘Person‘ objects>, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘Person‘ objects>, ‘__doc__‘: None}
p1: {‘name‘: ‘sun‘, ‘age‘: 10}

通过输出信息，我们可以看到这些值存放方式，可以通过这种方式直接赋予实例新的属性，但是我们不推荐这种方式。

总结

这节我们主要内容：

1>面向对象基本概念：类，对象，属性，方法；
2>Python中类定义及实例化过程；
3>__init__方法及属性查找过程；

到这里我们对类有了基本了解，后面内容中我来介绍类的具体使用及高级使用方式。