Day-8： 面对对象编程

Posted 2020-10-06

　　面对过程的程序设计方法意在将函数分成子函数，再依次调用这些函数来解决问题。

　　而面对对象的程序设计方法，来源于自然界，类是实例的抽象，实例是类的具体。自定义出来的对象是类，而所有的数据都可以看成是对象，因此解决问题的方法是靠对象自己处理消息和相互传递消息。使用时，首先考虑的是需要创建什么样的对象，对象中有怎么样的属性，要实现什么功能（成为方法）。

　　面向对象的抽象程度比函数要高，因为一个class中既包含数据，又包含操作数据的方法。其中，数据封装、继承和多态是面向对象的三大特点。

　　创建类时，class后面跟类名，（）中是所继承的类，没有特别的父类就写object，类中定义的第一个方法是__init__（self，.....），这是通过类创建实例时传入一些内部参数所需要的初始方法，如下：

class Student(object):

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

>>> bart = Student(‘Bart Simpson‘, 59)
>>> bart.name
‘Bart Simpson‘
>>> bart.score
59

　　依据所需的属性和功能设计类中的变量和方法，由类加上特定的参数创建特定的实例，之后对于所需要查看和调用的函数全部由实例内部实现，外部无需知道内部的实现细节，只管使用就OK了，这就是所谓的数据封装。

• 数据访问权限

　　对于对象的属性尽量封装，保证对象的独立完整性。也就是说，对于属性的修改和调用靠类自己内部实现和处理，这对于面向对象编程是很有好处的。不仅可以保证外部代码无法随意修改对象内部的状态，同时，在方法中，也可以对参数做检查，避免传入无效的参数。

　　以双下划綫开头__，表示私有属性，无法访问；单下划线_开头，表示按照常用规则，应该看成私有属性；而以双下划綫__开头和结尾，表示这是个特殊属性，可以直接访问。

　　例如创建Student类时，其中的属性name和score应该设成私有属性，保证数据的安全；同时，在类中的方法，增加修改的方法，提供接口：

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print ‘%s: %s‘ % (self.__name, self.__score)

　　def get_name(self):
　　　　return self.__name

　　def get_score(self):
　　　　return self.__score

　　def set_score(self, score):
　　　　if 0<=score<=100:
　　　　　　self.__score = score
　　　　else:
　　　　　　raise ValueError("bad score")

• 继承和多态

　　在面向对象编程中，定义一个变量时，可以选择从已有的类中继承。这样，已有的类成为父类，新创建的类成为子类。子类继承父类的所有属性，也可在子类中重新定义属性，将会替换掉继承自父类的该属性。

　　多态是指当以父类为参数传入函数中时，继承该父类的所有子类都可以作为参数传入实现相应的功能。

　　例如已有Animal类，以Animal作为父类，创建新的子类Dog，Cat，而以Animal类为参数的run_twice函数，对于Dog、Cat类同样有效。

class Animal(object):
    def run(self):
        print ‘Animal is running...‘

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print ‘Dog is running...‘

class Cat(Animal):
    def run(self):
        print ‘Cat is running...

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...

　　而如果新增加了一个子类Tortoise，该函数同样可行。

class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print ‘Tortoise is running slowly...‘

>>> run_twice(Tortoise())
Tortoise is running slowly...
Tortoise is running slowly...

　　这就是著名的“开闭”原则：

　　对扩展开放：允许新增Animal子类；

　　对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的run_twice（）等函数。

• 获取对象信息

　　使用type()：type方法只允许传入单个参数，返回该参数的type类型，做type类型判断时，注意import types

>>> import types
>>> type(‘abc‘)==types.StringType
True
>>> type(u‘abc‘)==types.UnicodeType
True
>>> type([])==types.ListType
True
>>> type(str)==types.TypeType
True

　　使用isinstance()：isinstance方法允许传入两个参数，第一个是待判断对象，第二个是类型

>>> isinstance(‘a‘, str)
True
>>> isinstance(u‘a‘, unicode)
True
>>> isinstance(‘a‘, unicode)
False

或者判断是否是某些类型中的一种：

>>> isinstance(‘a‘, (str, unicode))
True
>>> isinstance(u‘a‘, (str, unicode))
True

　　使用dir()：dir方法是获得一个对象的所有属性和方法。

>>> dir(‘ABC‘)
[‘__add__‘, ‘__class__‘, ‘__contains__‘, ‘__delattr__‘, ‘__doc__‘, ‘__eq__‘, ‘__format__‘, ‘__ge__‘, ‘__getattribute__‘, ‘__getitem__‘, ‘__getnewargs__‘, ‘__getslice__‘, ‘__gt__‘, ‘__hash__‘, ‘__init__‘, ‘__le__‘, ‘__len__‘, ‘__lt__‘, ‘__mod__‘, ‘__mul__‘, ‘__ne__‘, ‘__new__‘, ‘__reduce__‘, ‘__reduce_ex__‘, ‘__repr__‘, ‘__rmod__‘, ‘__rmul__‘, ‘__setattr__‘, ‘__sizeof__‘, ‘__str__‘, ‘__subclasshook__‘, ‘_formatter_field_name_split‘, ‘_formatter_parser‘, ‘capitalize‘, ‘center‘, ‘count‘, ‘decode‘, ‘encode‘, ‘endswith‘, ‘expandtabs‘, ‘find‘, ‘format‘, ‘index‘, ‘isalnum‘, ‘isalpha‘, ‘isdigit‘, ‘islower‘, ‘isspace‘, ‘istitle‘, ‘isupper‘, ‘join‘, ‘ljust‘, ‘lower‘, ‘lstrip‘, ‘partition‘, ‘replace‘, ‘rfind‘, ‘rindex‘, ‘rjust‘, ‘rpartition‘, ‘rsplit‘, ‘rstrip‘, ‘split‘, ‘splitlines‘, ‘startswith‘, ‘strip‘, ‘swapcase‘, ‘title‘, ‘translate‘, ‘upper‘, ‘zfill‘]

　　属性中以双下划线__开头和结尾的，是特殊属性，可在自己写的对象中添加该属性的方法，达到一定的效果。

>>> class MyObject(object):
...     def __len__(self):
...         return 100
...
>>> obj = MyObject()
>>> len(obj)
100

　　另外，如果不知道某个属性是否属于该对象，可以进行如下操作：

>>> hasattr(obj, ‘x‘) # 有属性‘x‘吗？
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, ‘y‘) # 有属性‘y‘吗？
False
>>> setattr(obj, ‘y‘, 19) # 设置一个属性‘y‘
>>> hasattr(obj, ‘y‘) # 有属性‘y‘吗？
True
>>> getattr(obj, ‘y‘) # 获取属性‘y‘
19
>>> obj.y # 获取属性‘y‘
19

getattr可以传入默认显示值：

>>> getattr(obj, ‘z‘, 404) # 获取属性‘z‘，如果不存在，返回默认值404
404