Python面向对象（一）

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。

 

一、面向对象技术简介

• 类（class）：用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

• 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。

• 数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其例对象的相关的数据。

• 方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖，也称为方法的重写。

• 实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。

• 继承：即一个派生类继承基类的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类的对象对待。例如，有这样一个设计：一个dog类型的对象派生自animal类，这是模拟“是一个”关系（例如，dog是一个animal）

• 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。

• 方法：类中定义的函数

• 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

 

二、什么是面向对象的程序设计及为什么要有它

面向过程的程序设计的核心是过程（流水线式思维），过程即解决问题的步骤，面向过程的设计就好比精心设计好一条流水线，考虑周全什么时候处理什么东西。

优点是：极大的降低了程序的复杂度，复杂的问题简单化，流程化

缺点是：扩展性差，一套流水线或者流程就是用来解决一个问题，生产汽水的流水线无法生产汽车，即便是能，也得大改，改一个组件，牵一发而动全身。

应用场景：一旦完成基本很少改变的场景，著名的例子有Linux內核，git，以及Apache HTTP Server等。

面向对象的程序设计的核心是对象（上帝式思维），对象是特征（变量）与技能（函数）的结合体，要理解对象为何物，必须把自己当成上帝，上帝眼里世间存在的万物皆为对象，不存在的也可以创造出来。

在现实世界中：对象----（共同的特征与技能）--->类

在程序中：先定义类----（实例化）----->对象

应用场景：需求经常变化的软件，一般需求的变化都集中在用户层，互联网应用，企业内部软件，游戏等都是面向对象的程序设计大显身手的好地方

优点是：解决了程序的扩展性。对某一个对象单独修改，会立刻反映到整个体系中，如对游戏中一个人物参数的特征和技能修改都很容易。

缺点：可控性差；编程的复杂度远高于面向过程，不了解面向对象而立即上手基于它设计程序，极容易出现过度设计的问题。一些扩展性要求低的场景使用面向对象会徒增编程难度，比如管理linux系统的shell脚本就不适合用面向对象去设计，面向过程反而更加适合

 面向对象的设计并不是全部。对于一个软件质量来说，面向对象的程序设计只是用来解决扩展性。

三、类和对象

"""
类即类别、种类，是面向对象设计最重要的概念，对象是特征与技能的结合体，而类则是一系列对象相似的特征与技能的结合体。
那么问题来了，先有的一个个具体存在的对象（比如一个具体存在的人），还是先有的人类这个概念，这个问题需要分两种情况去看
在现实世界中：先有对象，再有类
世界上肯定是先出现各种各样的实际存在的物体，然后随着人类文明的发展，人类站在不同的角度总结出了不同的种类，如人类、动物类、植物类等概念
也就说，对象是具体的存在，而类仅仅只是一个概念，并不真实存在
在程序中：务必保证先定义类，后产生对象
这与函数的使用是类似的，先定义函数，后调用函数，类也是一样的，在程序中需要先定义类，后调用类
不一样的是，调用函数会执行函数体代码返回的是函数体执行的结果，而调用类会产生对象，返回的是对象
 
"""

3.1 什么是对象，什么是类

Python中一切皆为对象，且Python统一了类与类型的概念，类型就是类

类定义

语法格式如下：

1.
class 类名:    # 类名首字母大写
    '''注释'''
    类体
2.
class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化

属性引用使用和Python中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name

类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样的：

class Myclass:
    """一个简单的类实例"""
    i=12345
    def f(self):
        return 'hello world'
# 实例化类
x=Myclass()
# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性i为：",x.i)
print("MyClass 类的方法f输出为：",x.f())

以上创建了一个新的类实例并将对象赋给局部变量x,x为空的对象。

输出结果为：

MyClass 类的属性i为： 12345
MyClass 类的方法f输出为： hello world

很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为__init__()的特殊方法（构造方法），像下面这样：

 

def __init__(self):
        self.data = []    #定义空列表

当然，__init__()方法可以有参数，参数通过__init__()传递到类的实例化操作上。例如：

class Teacher:
    school='oldboy'    #定义对象的共同特征
    def __init__(self,name,age):    #用户创建对象传入的参数
        self.name=name
        self.age=age
    def talk(self):
        print('is talking')
    def walk(self):
        print('is walking')
t1=Teacher('egon',23)   # 实例化：__init__(t1,'egon',23)
t2=Teacher('alex',32)   # 实例化：__init__(t2,'alex',32)

self代表类的实例。而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称，按照惯例它的名称是self。

# 属性引用
# 数据属性
# print(Teacher.school)
# print(Teacher.__dict__)
# 函数属性
# print(Teacher.walk)
# print(t1.name)
# print(t2.talk)

　　

类的方法

在类的内部，使用def关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数self，且为第一个参数，self代表的是类的实例。

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
# 实例化类
p = people('runoob',10,30)
p.speak()

类有两种作用：属性引用和实例化

1）属性引用（类名.属性）

class Student:
    school = 'oldboy'
    def __init__(self,name,age):
        #只用来初始化的，并且一定不能有返回值
        self.name=name
        self.age=age
    def study(self):
        print('%s is studying' %self.name)

s1=Student('egon',84)    #步骤一：造出对象s1  #步骤二：初始化s1，把s1，'egon',84传给__init__

__init__只用来初始化函数的，并且一定不能有返回值

数据属性、函数属性：

print(Student.school)    #引用类的数据属性    #输出结果：oldboy
print(Student.study)    #引用类的函数属性    #输出结果：<function Student.study at 0x00000149F72B7620>

对象的修改、删除和添加：

#修改
Student.school='偶的博爱'    #修改变量school的值
print(Student.school)        #输出结果：偶的博爱

#删除
del Student.school    #删除school属性的值
print(Student.__dict__)    #类名.__dict__：查出的是一个字典，key为属性名value为属性值

输出结果：（上面为没删除之前，删除之后，通过__dict__可查看到类的信息）
{'__module__': '__main__', 'school': '偶的博爱', '__init__': <function Student.__init__ at 0x000001BB20097598>, 'study': <function Student.study at 0x000001BB20097620>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Student' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Student' objects>, '__doc__': None}
{'__module__': '__main__', '__init__': <function Student.__init__ at 0x000001BB20097598>, 'study': <function Student.study at 0x000001BB20097620>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Student' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Student' objects>, '__doc__': None}

#添加
Student.x=6666666666666    #添加一个属性x=6666666666666
print(Student.x)    
print(Student.__dict__)    #可查看到字典里多了一值

只要是对象绑定方法都会字典传值，把自己传给函数

s1.study()   #调用函数 egon is studying

　补充：

类有两种属性：数据属性和函数属性
1 类的数据属性是所有对象共享的
2 类的函数属性是绑定给对象用的

类的数据属性是所有对象共享的，id都一样
类的函数属性是绑定给对象使用的,obj.method称为绑定方法,内存地址都不一样

ps：id是python的实现机制，并不能真是反映内存地址，如果有内存地址，还是以内存地址为准

在obj.name会先从obj自己的名称空间里找name，找不到则去类中找，类也找不到就找父类（基类），最后都找不到就抛出异常

类中定义的函数（没有被任何装饰器装饰的）是类的函数属性，类可以使用，但必须遵循函数的参数规则，有几个参数需要传几个参数

类中定义的函数（没有被任何装饰器装饰的），其实主要是给对象使用的，而且是绑定到对象的，虽然所有对象指向都是相同的功能，但是绑定到不同的对象就是不同的绑定方法

强调：绑定到对象的方法的特殊之处在于，绑定给谁就由谁来调用，谁来调用，就会将‘谁’本身当做第一个参数传给方法，即自动传值（方法__init__也是一样的道理）

 

2）我们定义的类的属性到底存在哪里了？有两种方式查看

dir(类名)：查出的是一个名字列表

类名.__dict__：查出的是一个字典，key为属性名，value为属性值

 

3）特殊的类属性

类名.__name__ # 类的名字（字符串）
类名.__doc__    # 类的文档字符串
类名.__base__    # 类的第一父类
类名.__bases__ # 类所有父类构成的元组
类名.__dict__ # 类的字典属性
类名.__module__ # 类定义所在的模块
类名.__class__ # 实例对应的类（仅新式类中）

4）对象/实例

对象/实例本身只有数据属性，但是Python的class机制会将类的函数绑定到对象上，称为对象的方法，或者叫绑定方法，绑定方法唯一绑定一个对象，同一个类的方法绑定到不同的对象上，属于不同的方法，内存地址都不会一样

对象的绑定方法的特别之处在于：obj.func()会把obj传给func的第一个参数

 

5）类名称空间与对象/实例名称空间

创建一个类就会创建一个类的名称空间，用来存储类中定义的所有名字，这些名字称为类的属性

而类有两种属性：数据属性和函数属性

其中类的数据属性是共享给所有对象的，而类的函数属性是绑定到所有对象的

 

创建一个对象/实例就会创建一个对象/实例的名称空间，存放对象/实例的名字，称为对象/实例的属性

在obj.name会优先从obj自己的名称空间里找name，找不到则去类中找，类也找不到就找父类，最后都找不到就抛出异常

 

6）对象之间的交互

class Garen:        #定义英雄盖伦的类，不同的玩家可以用它实例出自己英雄;
    camp='Demacia'  #所有玩家的英雄(盖伦)的阵营都是Demacia;
    def __init__(self,nickname,aggressivity=58,life_value=455): #英雄的初始攻击力58...;
        self.nickname=nickname  #为自己的盖伦起个别名;
        self.aggressivity=aggressivity #英雄都有自己的攻击力;
        self.life_value=life_value #英雄都有自己的生命值;
    def attack(self,enemy):   #普通攻击技能，enemy是敌人;
        enemy.life_value-=self.aggressivity #根据自己的攻击力，攻击敌人就减掉敌人的生命值。

我们可以仿照garen类在创建一个Riven类

class Riven:
    camp='Noxus'  #所有玩家的英雄(锐雯)的阵营都是Noxus;
    def __init__(self,nickname,aggressivity=54,life_value=414): #英雄的初始攻击力54;
        self.nickname=nickname  #为自己的锐雯起个别名;
        self.aggressivity=aggressivity #英雄都有自己的攻击力;
        self.life_value=life_value #英雄都有自己的生命值;
    def attack(self,enemy):   #普通攻击技能，enemy是敌人;
        enemy.life_value-=self.aggressivity #根据自己的攻击力，攻击敌人就减掉敌人的生命值。

实例出俩英雄

>>> g1=Garen('草丛伦')
>>> r1=Riven('锐雯雯')

交互：锐雯攻击草伦，反之一样

>>> g1.life_value
455
>>> r1.attack(g1)
>>> g1.life_value
401 

练习一堆类：

# 老师类
class Teacher:
    school='oldboy'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
    def talk(self):
        print('is talking')
    def walk(self):
        print('is walking')
t1=Teacher('egon',23)   # 实例化：__init__(t1,'egon',23)
t2=Teacher('alex',32)   # 实例化：__init__(t2,'alex',32)

　　

# 学生类
class Student:
    job='student'
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
    def talk(self):
        print('is talk')
    def eat(self):
        print('is eating')
s1=Student('buer',20)    # 实例化：__init__(s1,'buer',20)
s2=Student('dongbei',22) # 实例化：__init__(s2,'dongbei',22)
print(s1)

　　

# 狗类
class Dog:
    bottle='dog'
    def __init__(self,name,color):
        self.name=name
        self.color=color
    def talk(self):
        print('汪汪汪')
    def eat(self):
        print('dog good')
d1=Dog('哈士奇','blank')   # 实例化：__init__(d1,'哈士奇','blank')
d2=Dog('泰迪','brown')    # 实例化：__init__(d2,'泰迪','brown')

　　

# 猪类
class Pig:
    bottle='big'
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def talk(self):
        print('哼哼哼')
    def eat(self):
        print('pig good')
p1=Pig('xiangzhu')  # 实例化：__init__(p1,'xiangzhu')
p2=Pig('huazhu')    # 实例化：__init__(p2,'huazhu')
print(p1)

　　

# 动物类
class Animal:
    local='zoo'
    def __init__(self,name,kind):
        self.name=name
        self.kind=kind
    def talk(self):
        print('people do not know what to say')
    def pull(self):
        print('no need for toilet')
a1=Animal('xingxing','monkey')
a2=Animal('fenda','panda')