Python之面向对象
面向对象编程是一种编程方式，此编程方式是需要使用 “类” 和 “对象” 来实现的。
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
- class是关键字，表示类
- 创建对象，类名称后加括号即可
ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）
类中定义的函数叫做 “方法”
# 创建类 class Foo: def Bar(self): print 'Bar' def Hello(self, name): print 'i am %s' %name # 根据类Foo创建对象obj obj = Foo() obj.Bar() #执行Bar方法 obj.Hello('wupeiqi') #执行Hello方法
面向对象三大特性：
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
self 是一个形式参数，当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时，self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时，self 等于 obj2
所以，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来保存。
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
上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age obj1 = Foo('wang', 18) print obj1.name # 直接调用obj1对象的name属性 print obj1.age # 直接调用obj1对象的age属性 obj2 = Foo('george', 73) print obj2.name # 直接调用obj2对象的name属性 print obj2.age # 直接调用obj2对象的age属性
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
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def detail(self): print self.name print self.age obj1 = Foo('wang', 18) obj1.detail() # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wang ；self.age 是 18 obj2 = Foo('george', 73) obj2.detail() # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 george ； self.age 是 78
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。
练习一：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
- 老张...
函数式编程结果：
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')
面向对象结果：
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()
练习二：游戏人生程序
1、创建三个游戏人物，分别是：
- 苍井井，女，18，初始战斗力1000
- 东尼木木，男，20，初始战斗力1800
- 波多多，女，19，初始战斗力2500
2、游戏场景，分别：
- 草丛战斗，消耗200战斗力
- 自我修炼，增长100战斗力
- 多人游戏，消耗500战斗力
结果：
# -*- coding:utf-8 -*- # ##################### 定义实现功能的类 ##################### class Person: def __init__(self, na, gen, age, fig): self.name = na self.gender = gen self.age = age self.fight =fig def grassland(self): """注释：草丛战斗，消耗200战斗力""" self.fight = self.fight - 200 def practice(self): """注释：自我修炼，增长100战斗力""" self.fight = self.fight + 200 def incest(self): """注释：多人游戏，消耗500战斗力""" self.fight = self.fight - 500 def detail(self): """注释：当前对象的详细情况""" temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight) print temp # ##################### 开始游戏 ##################### cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000) # 创建苍井井角色 dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800) # 创建东尼木木角色 bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 创建波多多角色 cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏 dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次 bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗 #输出当前所有人的详细情况 cang.detail() dong.detail() bo.detail() cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏 dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏 bo.practice() #波多多自我修炼了一次 #输出当前所有人的详细情况 cang.detail() dong.detail() bo.detail()
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。
例如：
猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我们要分别为猫和狗创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能，如下所示：
class 猫： def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something class 狗： def 汪汪叫(self): print '喵喵叫' def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something
上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能，而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：
动物：吃、喝、拉、撒
猫：喵喵叫（猫继承动物的功能）
狗：汪汪叫（狗继承动物的功能）
class 动物: def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(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 猫(动物)： def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' # 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 狗(动物)： def 汪汪叫(self): print '喵喵叫'
1 class Animal: 2 3 def eat(self): 4 print "%s 吃 " %self.name 5 6 def drink(self): 7 print "%s 喝 " %self.name 8 9 def shit(self): 10 print "%s 拉 " %self.name 11 12 def pee(self): 13 print "%s 撒 " %self.name 14 15 16 class Cat(Animal): 17 18 def __init__(self, name): 19 self.name = name 20 self.breed ＝ '猫' 21 22 def cry(self): 23 print '喵喵叫' 24 25 class Dog(Animal): 26 27 def __init__(self, name): 28 self.name = name 29 self.breed ＝ '狗' 30 31 def cry(self): 32 print '汪汪叫' 33 34 35 # ######### 执行 ######### 36 37 c1 = Cat('小白家的小黑猫') 38 c1.eat() 39 40 c2 = Cat('小黑的小白猫') 41 c2.drink() 42 43 d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') 44 d1.eat()
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。
学习了继承的写法之后，我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：
class Animal: def eat(self): print "%s 吃 " %self.name def drink(self): print "%s 喝 " %self.name def shit(self): print "%s 拉 " %self.name def pee(self): print "%s 撒 " %self.name class Cat(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed ＝ '猫' def cry(self): print '喵喵叫' class Dog(Animal): def __init__(self, name): self.name = name self.breed ＝ '狗' def cry(self): print '汪汪叫' # ######### 执行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑猫') c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白猫') c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') d1.eat()
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。
1 class D: 2 3 def bar(self): 4 print 'D.bar' 5 6 7 class C(D): 8 9 def bar(self): 10 print 'C.bar' 11 12 13 class B(D): 14 15 def bar(self): 16 print 'B.bar' 17 18 19 class A(B, C): 20 21 def bar(self): 22 print 'A.bar' 23 24 a = A() 25 # 执行bar方法时 26 # 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 27 # 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C 28 # 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 29 a.bar()
1 class D(object): 2 3 def bar(self): 4 print 'D.bar' 5 6 7 class C(D): 8 9 def bar(self): 10 print 'C.bar' 11 12 13 class B(D): 14 15 def bar(self): 16 print 'B.bar' 17 18 19 class A(B, C): 20 21 def bar(self): 22 print 'A.bar' 23 24 a = A() 25 # 执行bar方法时 26 # 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 27 # 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D 28 # 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 29 a.bar()
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
Python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”。
1 class F1: 2 pass 3 4 5 class S1(F1): 6 7 def show(self): 8 print 'S1.show' 9 10 11 class S2(F1): 12 13 def show(self): 14 print 'S2.show' 15 16 17 # 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型 18 # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法，又可以执行S2对象的show方法，所以，定义了一个S1和S2类的父类 19 # 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象 20 21 def Func(F1 obj): 22 """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型""" 23 24 print obj.show() 25 26 s1_obj = S1() 27 Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show 28 29 s2_obj = S2() 30 Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show 31 32 Python伪代码实现Java或C#的多态
1 class F1: 2 pass 3 4 5 class S1(F1): 6 7 def show(self): 8 print 'S1.show' 9 10 11 class S2(F1): 12 13 def show(self): 14 print 'S2.show' 15 16 def Func(obj): 17 print obj.show() 18 19 s1_obj = S1() 20 Func(s1_obj) 21 22 s2_obj = S2() 23 Func(s2_obj) 24 25 Python “鸭子类型”
- 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
函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？
答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。
所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用
面向对象的应用场景:
- 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
1 class SqlHelper: 2 3 def __init__(self, host, user, pwd): 4 5 self.host = host 6 self.user = user 7 self.pwd = pwd 8 9 def 增(self): 10 # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接 11 # do something 12 # 关闭数据库连接 13 14 def 删(self): 15 # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接 16 # do something 17 # 关闭数据库连接 18 19 def 改(self): 20 # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接 21 # do something 22 # 关闭数据库连接 23 24 def 查(self): 25 # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接 26 # do something 27 # 关闭数据库连接# do something 28 29 Demo
2.需要创建多个事物，每个事物属性个数相同，但是值的需求
如：张三、李四、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同
1 class Person: 2 3 def __init__(self, name ,age ,blood_type): 4 5 self.name = name 6 self.age = age 7 self.blood_type = blood_type 8 9 10 def detail(self): 11 temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type) 12 print temp 13 14 zhangsan = Person('张三', 18, 'A') 15 lisi = Person('李四', 73, 'AB') 16 yangwu = Person('杨五', 84, 'A') 17 18 Demo
类和对象在内存中是如何保存？
答：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 obj1 执行 【方法一】 时，过程如下：
- 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
- 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self