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  • Python面向对象之面向对象基本概念

    面向过程和面向对象概念

    过程和函数:过程类似于函数,只能执行,但是没有返回结果;函数不仅能执行,还能返回结果。

    面向过程和面向对象 基本概念

    面向过程-怎么做

    • 把完成某一个需求的所有步骤从头到尾逐步实现;
    • 根据开发需求,将某些功能独立的代码封装成一个又一个函数;
    • 最后完成的代码,就是顺序的调用不同的函数。

    特点

    • 注重步骤和过程,不注重职责分工;
    • 如果复杂需求,代码会变得很复杂;
    • 开发复杂项目,没有固定的套路,开发难度很大。

    面向对象-谁来做

    相比较函数,面向对象是更大的封装,根据职责在一个对象中封装多个方法。

    1. 在完成某一个需求前,首先确定职责-要做的事情(方法)
    2. 根据职责确定不同的对象,在对象内部封装不同的多个方法
    3. 最后完成的代码,就是顺序的让不同的对象调用不同的方法。

    特点

    • 注重对象和职责,不同的对象承担不同的职责;
    • 更加适合应对复杂的需求变化,是专门应对复杂项目开发,提供的固定套路;
    • 需要在面向过程基础上,再学习一些面向对象的语法。
    • 将数据与函数绑定到一起,进行封装,这样能够更快速的开发程序,减少了重复代码的重写过程

    面向对象是基于面向过程的

    用面向对象的思维解决问题的重点
    当遇到一个需求的时候不用自己去实现,如果自己一步步实现那就是面向过程;应该找一个专门做这个事的人来做。

    面向对象(object-oriented ;简称: OO) 至今还没有统一的概念 我们可以把它定义为: 按人们 认识客观世界的系统思维方式,采用基于对象(实体) 的概念建立模型,模拟客观世界分析、设 计、实现软件的办法。

    面向对象编程(Object Oriented Programming-OOP) 是一种解决软件复用的设计和编程方法。 这种方法把软件系统中相近相似的操作逻辑和操作 应用数据、状态,以类的型式描述出来,以对象实例的形式在软件系统中复用,以达到提高软件开发效率的作用。

    类和对象

    类和对象的概念

    类是对一群具有相同特征或者行为的事物的一个统称,是抽象的,不能直接使用;
    特征被称为属性;
    行为被称为方法。

    对象

    对象是由类创建出来的一个具体存在,可以直接使用;
    由哪一个类创建出来的对象,该对象就具有在那一个类中定义的属性和方法;

    类和对象的关系

    类就是创建对象的模板,应该先有类,在有对象;
    一个类可以创建多个对象,不同对象之间属性可能各不相同;
    类中定义了什么方法,对象中就有什么属性和方法,不可能少,但可能多,因为对象可以自己在类外增加属性

    类的设计

    在使用面向对象开发前,应该首先分析需求,确定一下,程序中需要包含哪些类。

    在程序开发中,要设计一个类,通常要满足以下三个要素

    1. 类名 这类事物的名字,满足大驼峰命名法;
    2. 属性 这类事物具有什么样的特征;
    3. 方法 这类事物具有什么样的行为

    属性和方法的确定

    对 对象的特征描述,通常可以定义为属性
    对象具有的行为,通常可以定义为方法

    面向对象基础语法

    dir内置函数

    在Python中对象几乎是无所不在的,我们之前学习的变量,数据,函数都是对象;

    在Python中可以使用以下两个方法验证:

    1. 在标识符/数据后输入一个. ,然后按下tab键,ipython会提示该对象能够调用的方法列表;
    2. 使用内置函数dir传入标识符/数据,可以查看对象内的所有属性和方法;

    部分内置方法说明

    序号 方法名 类型 作用
    01 new 方法 创建对象时,会被自动调用
    02 init 方法 对象被初始化时,会被自动调用
    03 del 方法 对象被从内存中销毁前,会被自动调用
    04 str 方法 返回对象的描述信息,print函数输出使用

    在交互式下:

    def demo():
        """这是一个测试函数"""
        print("hello python")
        
    dir(demo)
    ['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', 
    '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', 
    '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', 
    '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', 
    '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', 
    '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', 
    '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']
    
    demo.__doc__
    '这是一个测试函数'
    

    定义简单的类

    面向对象是更大的封装,在一个类中封装多个方法,这样通过这个类创建出来的对象,就可以直接调用这些方法了。

    定义只包含方法的类

    在python中药定义一个只包含方法的类,语法格式如下:

    class 类名:
    	def 方法1(self, 列表参数):
    		pass
    	def 方法2(self, 列表参数):
    		pass
    

    方法的定义格式和之前学习的函数几乎一样;
    区别在于第一个参数必须是self;

    注意,类名的命名规则要符合大驼峰命名法;

    创建对象

    当一个类定义完成后,要使用这个类来创建对象,语法格式如下:

    对象变量 = 类名()	
    

    第一个面向对象程序

    class Cat:
        """定义一个猫类"""
        def eat(self):
            print("小猫爱吃鱼")
    
        def drink(self):
            print("小猫要喝水")
    
    
    tom = Cat()
    tom.eat()
    tom.drink()
    

    引用概念的强调

    • 在面向对象开发中,引用的概念是同样使用的。
    • 在python中使用类创建对象之后,tom变量仍然记录的是对象在内存中的地址,也就是tom变量引用了新建的猫对象;
    • 使用print函数输出对象变量,可以输出这个变量引用的对象是由哪一个类创建的对象,以及在内存中的地址(十六进制)

    验证引用示例

    class Cat:
        """定义一个猫类"""
        def eat(self):
            print("小猫爱吃鱼")
    
        def drink(self):
            print("小猫要喝水")
    
    tom = Cat()
    tom.eat()
    tom.drink()
    
    print(tom)  # <__main__.Cat object at 0x0000019D74C30C18>
    
    addr = id(tom)
    print("%d" % addr)  # 以十进制表示地址 1775780432920
    print("%x" % addr)  # 以十六进制表示地址 19d74c30c18
    

    一个类创建多个对象 示例

    class Cat:
        """定义一个猫类"""
        def eat(self):
            print("小猫爱吃鱼")
    
        def drink(self):
            print("小猫要喝水")
    
    tom = Cat()
    
    bosi = Cat()
    
    bosi2 = bosi
    
    print(tom)  # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FB70>
    print(bosi)  # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FC50>
    print(bosi2)  # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FC50>
    

    方法中的self函数

    在类外给对象附加属性

    • 不修改类,在类外给对象增加属性;但不建议这样使用,因为对象属性的封装应该封装在类的内部。
    • 类外增加属性方法:在类的外部的代码中直接通过 对象变量. 设置一个属性即可;

    类外给对象附加属性示例

    class Cat:
    """定义一个猫类"""
    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")
    
    def drink(self):
        print("小猫要喝水")
    
    tom = Cat()
    tom.name = "汤姆"
    
    bosi = Cat()
    bosi.name = "波斯"
    

    利用self 在 类封装的方法中 输出对象属性

    由哪一个对象调用的方法,方法内的self就是哪一个对象的引用
    在类封装的方法内部,self就表示当前调用方法的对象自己
    调用方法时,不需要传递self参数;
    在类的外部,通过变量名. 访问对象的属性和方法;
    在类封装的方法内部中,通过self. 访问对象的属性和方法。

    class Cat:
        """定义一个猫类"""
        # 哪一个对象调用的方法,方法内的self就是哪一个对象的引用
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
        def drink(self):
            print("%s要喝水" % self.name)
    
    
    tom = Cat()
    tom.name = "汤姆"
    tom.eat()
    tom.drink()
    
    bosi = Cat()
    bosi.name = "波斯"
    bosi.eat()
    bosi.drink()
    
    # 汤姆爱吃鱼
    # 汤姆要喝水
    # 波斯爱吃鱼
    # 波斯要喝水
    

    在类外给对象增加属性的问题
    如果是在调用方法之后,才设置的属性,并且调用的方法要用到属性,那么就会报错。

    class Cat:
        """定义一个猫类"""
        # 哪一个对象调用的方法,方法内的self就是哪一个对象的引用
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
        def drink(self):
            print("%s要喝水" % self.name)
    
    
    tom = Cat()
    tom.eat()  # 报错
    tom.drink()  # 报错
    tom.name = "汤姆"
    

    因此,在日常开发中,不推荐在类的外部给对象增加属性;
    对象应该包含有哪些属性,应该封装在类的内部。

    初始化方法

    当使用 类名()创建对象时,会自动执行以下操作:

    1. 为对象在内存中分配空间--创建对象;
    2. 为对象的属性 设置初始值--初始化方法(init);

    这个初始化方法就是__init__方法,__init__是对象的内置方法;
    __init__方法是专门用来定义一个类具有哪些属性的方法;
    在我们用类创建一个对象时,如果类中有初始化方法,会自动调用初始化方法。

    例如以下代码,当我们创建对象时,就算不调用方法,也会输出 “初始化方法”。

    class Cat:
        def __init__(self):
            print("初始化方法")
    
    
    tom = Cat()  # 初始化方法
    

    在初始化方法中定义属性

    在__init__方法内部使用 self.属性名 = 属性的初始值 就可以定义属性;
    定义属性后,再使用Cat类创建的对象,都会拥有该属性;

    class Cat:
        def __init__(self):
            print("初始化方法")
            # self.属性名 = 属性的初始值
            self.name = "汤姆"
    
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
    
    tom = Cat()
    print(tom.name)
    

    使用参数设置属性初始值

    在开发中,如果希望创建对象的同时,就设置对象的属性,可以对__init__方法进行改进。

    1. 把希望设置的属性,定义成__init__方法的参数
    2. 在方法内部使用self.属性名 = 形参 接收外部传递的参数
    3. 在创建对象时,使用类名(属性1,属性2,...)调用

    参数设置属性初始值示例

    class Cat:
        def __init__(self, new_name):
            # self.属性名 = 形参
            self.name = new_name
    
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
    
    tom = Cat("汤姆")
    tom.eat()
    
    bosi = Cat("波斯")
    bosi.eat()
    
    # 汤姆爱吃鱼
    # 波斯爱吃鱼
    

    内置方法和属性

    __del__方法

    del 方法 会在 执行完所有代码后系统自动销毁对象变量;
    因为tom是全局对象,所以正常运行时 会在所有代码结束后自动调用__del__方法;
    如果使用了del关键字删除tom的全局变量,则会在执行del tom前 就会自动调用__del__方法销毁对象内存;

    应用场景
    __init__改造初始化方法,可以让创建对象更加灵活;
    __del__如果希望在对象被销毁前,再做一些事情,可以考虑使用__del__方法;

    生命周期
    一个对象从调用 类名()创建对象,生命周期开始;
    一个对象的__del__方法一旦被调用,生命周期结束;
    在对象的生命周期之内,可以访问对象属性,或者让对象调用方法。

    class Cat:
        def __init__(self, new_name):
            # self.属性名 = 属性的初始值
            self.name = new_name
    
            print("%s init" % self.name)
    
        def __del__(self):
            print("%s del" % self.name)
    
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
    
    tom = Cat("汤姆")
    tom.eat()
    print("-"*50)
    
    # 汤姆 init
    # 汤姆爱吃鱼
    # --------------------------------------------------
    # 汤姆 del
    

    没执行完所有代码就删除tom对象

    class Cat:
        def __init__(self, new_name):
            # self.属性名 = 属性的初始值
            self.name = new_name
    
            print("%s init" % self.name)
    
        def __del__(self):
            print("%s del" % self.name)
    
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
    
    # tom 是一个全局变量
    tom = Cat("汤姆")
    tom.eat()
    # 因为在执行完所有代码之前,全局变量tom就被删除了,所以会自动调用__del__方法,不会等-*50的执行
    del tom
    
    print("-"*50)
    
    # 汤姆 init
    # 汤姆爱吃鱼
    # 汤姆 del
    # --------------------------------------------------
    

    __str__方法

    print(变量对象) 默认看到父类和变量对象的内存地址,但我们可以通过__str__方法来自定义看到的内容
    注意,__str__方法必须要返回一个字符串。

    class Cat:
        def __init__(self, new_name):
            # self.属性名 = 形参
            self.name = new_name
    
        def __str__(self):
            return "<object_name>-<%s>" % self.name
    
        def eat(self):
            print("%s爱吃鱼" % self.name)
    
    
    # tom 是一个全局变量
    tom = Cat("汤姆")
    tom.eat()
    
    print(tom)
    
    # 汤姆爱吃鱼
    # <object_name>-<汤姆>
    

    身份运算符is

    身份运算符介绍

    身份运算符用于比较两个对象的内存地址是否一致--是否是对同一个对象的引用;
    注意,在python中针对None比较时,建议使用is判断;

    身份运算符表

    运算符 描述 实例
    is is是判断两个标识符是不是引用同一个对象 x is y,类似于 id(x)==id(y)
    is not is not是判断两个标识符是不是引用不同对象 x is not y,类似于 id(x) != id(y)

    is和==的区别

    is用于判断两个变量引用对象是否是同一个;
    ==用于判断引用变量的值是否相等;

    a = [1, 2, 3]
    b = [1, 2]
    b.append(3)
    a is b  # False
    a ==b  # True
    

    当在判断None时,建议使用is判断;

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