一文看懂Python的面向对象编程

之前在网络上看了很多关于面向对象的编程详解，还是不够过瘾，所以决定自己动手写一篇。

面向对象：Object Oriented Programming，简称OOP，即面向对象程序设计。

类(Class)和对象(Object)

类是用来描述具有相同属性和方法对象的集合。对象是类的具体实例。

比如，学生都有姓名和分数，那么这个姓名和分数就是共同的属性，这时就可以设计一个类，用来记录学生的姓名和成绩。

这里解释一下属性和方法

• 属性：Attribute，用来描述所有对象公有的属性，如学生的姓名和分数。
• 方法：Method，包含在类里面的函数，也叫类函数，区别于类之外的函数，用来实现某些功能，比如打印出学生的姓名和分数。

使用关键词class来创建一个类

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

    def out(self):
        print("%s：%s"%(self.name,self.score))

以上案例中，只是定义了一个类，电脑并没有创建存储空间。

只有完成类的实例化，才能创建出类的具体的对象，并为之分配存储空间。所以说，对象是类的一个实例。

接下来创建一个对象，只需要添加一下两行代码即可实现

Student1 = Student('Anny','100')
Student2 = Student('Mike','90')

 这样一来，Student是类，student1和student2是创建的这个类的具体的对象。当有以上代码的时候，Python会自动调用__init__初始自构函数来创建具体的对象。关键字self是非常重要的参数，代表创建了函数本身。

当创建了具体的对象之后，就可以使用Student1.name和Student1.score来分别获取该学生的姓名和分数，也可以直接调用方法Student1.out()来获取所有信息。

类变量与实例变量

假设现在需要添加一个计数器，每当添加一个学生时计数器就加1。

这个计数器不属于某一个学生，而是属于类的属性，所以称之为类。

而姓名和分数是属于每个学生的，所以称之为实例变量，也叫对象变量。

正常情况下，这样添加一个计数器

class Student():
    
    number = 0
    
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score
        number = number + 1

    def show(self):
        print("%s：%s"%(self.name,self.score))

student1 = Student('Anny',100)
student2 = Student('Mike',90)

print(student1.name)

这里的number是类变量，所以将其放置方法外边，name和score是实例变量，所以将其放置方法里面。

类变量和实例变量区别很大，访问方式也不一样。

• 类变量：class variables，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，且在函数体外。访问或者调用类变量的具体方法是类名.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：instance variables，定义在函数之内的变量，属于某个具体的对象，访问或者调用实例变量的方法是对象名.变量名，或者self.变量名。

执行上述代码会发现报错

UnboundLocalError: local variable 'number' referenced before assignment

英语贼差，某道云翻译的：大致意思是局部变量number的引用之前的任务

所以说，如果要调用属于类的变量number，则使用Student.number或者self.__class__.number

修改如下

class Student():

    number = 0

    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score
        Student.number = Student.number + 1

    def show(self):
        print("%s：%s"%(self.name,self.score))

student1 = Student('Anny',100)
student2 = Student('Mike',90)

student1.show()
print(student2.number)

类方法

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。不难发现，在属于对象的方法里面都有self的参数，比如__init__(self)、show(self)等，而在类中，则使用cls，与self类似，它表示类本身，一般加上@classmethod的修饰符以作说明。

这里使用自定义的类方法来打印学生的数量

class Student():

    number = 0

    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score
        Student.number = Student.number + 1

    def show(self):
        print("%s：%s"%(self.name,self.score))

    @classmethod
    def people(cls):
        print("一共有%s名学生"%Student.number)

student1 = Student('Anny',100)
student2 = Student('Mike',90)

student1.show()
student2.show()
Student.people()

类的私有属性和私有方法

类里面的私有属性和私有方法都是以双下划线__开头的，私有属性和方法不能在类的外部直接使用或访问。将score变为私有属性，然后print(Student.score)，就会发现报错。但是调用show的时候不会报错，这是因为show是类里面的函数，所以可以访问私有变量。

私有方法也是同样的道理，值得注意的是，私有方法必须含有self参数并且将其作为第一个参数。

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

    @property
    def scores(self):
        print("该学生成绩为%s"%self.score)

加上装饰器之后不用加括号可直接调用。

类的继承

面向对象编程最大的好处就是避免重复的代码，也就是将一段代码重复使用，方法之一就是继承。

先定义一个基类或者父类，再通过class 类名(父类):pass创建子类，这样一来，子类获得了父类的所有属性和方法，这种现象就叫做继承。

再写段代码，用Schoolmember表示父类，姓名和年龄是所有人的属性，然而老师有工资(salary)这个专有属性，学生有分数(score)这个专有属性

# 创建父类学校成员SchoolMember
class SchoolMember:

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

    def tell(self):
        # 打印个人信息
        print('Name:"{}" Age:"{}"'.format(self.name, self.age), end=" ")


# 创建子类老师 Teacher
class Teacher(SchoolMember):

    def __init__(self, name, age, salary):
        SchoolMember.__init__(self, name, age) # 利用父类进行初始化
        self.salary = salary

    # 方法重写
    def tell(self):
        SchoolMember.tell(self)
        print('Salary: {}'.format(self.salary))


# 创建子类学生Student
class Student(SchoolMember):

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

    def tell(self):
        SchoolMember.tell(self)
        print('score: {}'.format(self.score))


teacher1 = Teacher("John", 44, "$60000")
student1 = Student("Mary", 12, 99)

teacher1.tell()  # 打印 Name:"John" Age:"44" Salary: $60000
student1.tell()  # Name:"Mary" Age:"12" score: 99

通过以上代码不难看出

• 在创建子类的过程中，需要手动调用父类的构造函数__init__来完成子类的创建。
• 在子类中调用父类的方法时，需加上父类的类名前缀，且必须带self参数变量。例SchoolMember.tell(self)。
• 如果子类调用了每个方法或者属性，Python会先在父类中寻找，找不到就会去子类寻找。

在实际的项目中，一个子类可以继承多个父类。

使用super()关键字调用父类

在子类中可以使用super关键字直接调用父类中的属性或者方法，简化代码，也反映出人生苦短，我用Python的宗旨。

# 创建子类学生Student
class Student(SchoolMember):

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

    def tell(self):
        super().tell() # 等同于 SchoolMember.tell(self)
        print('score: {}'.format(self.score))

以上的例子中，学生子类调用了父类的tell方法，等同于SchoolMember.tell(self)，使用super关键字调用时，需去掉括号里的self。