python 面向对象的概念及使用方法~(基础小知识)

发布时间:2023-07-16 19:00

一、面向对象的概念

1、面向对象的两个基本概念

编程语言中,一般有两种编程思维,面向过程和面向对象。

面向过程,看重的是解决问题的过程。

这好比我们解决日常生活问题差不多,分析解决问题的步骤,然后一步一步的解决。

而面向对象是一种抽象,抽象是指用分类的眼光去看世界的一种方法。

Python 就是一门面向对象的语言,

如果你学过 Java ,就知道 Java 的编程思想就是:万事万物皆对象。Python 也不例外,在解决实际问题的过程中,可以把构成问题事务分解成各个对象。

面向对象都有两个基本的概念,分别是类和对象。

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。

  • 对象

通过类定义的数据结构实例

2、面向对象的三大特性

面向对象的编程语言,也有三大特性,继承,多态和封装性。

  • 继承

即一个派生类(derived class)继承基类(base class)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对象对待。

例如:一个 Dog 类型的对象派生自 Animal 类,这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图,Dog 是一个
Animal )。

  • 多态

它是指对不同类型的变量进行相同的操作,它会根据对象(或类)类型的不同而表现出不同的行为。

  • 封装性

“封装”就是将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体(即类);封装的目的是
增强安全性和简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,而只是要通过外部接口,一特定的访问权限
来使用类的成员。

如果你是初次接触面向对象的编程语言,看到这里还一脸懵逼,不要紧,这是正常的。下面我们会通过大量的例子逐步了解 Python 的面向对象的知识。

二、类的定义和调用

1、怎么理解类?

类是什么?

个人认为理解类,最简单的方式就是:类是一个变量和函数的集合。

可以看下下面的这张图。
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这张图很好的诠释了类,就是把变量和函数包装在一起。

当然我们包装也不是毫无目的的包装,我们会把同性质的包装在一个类里,这样就方便我们重复使用。

所以学到现在,你会发现很多编程的设计,都是为了我们能偷懒,重复使用。

2、怎么定义类

知道了类是什么样子的,我们接下来就要学习怎么去定义类了。

类定义语法格式如下:
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可以看到,我们是用 class 语句来自定义一个类的,其实这就好比我们是用 def 语句来定义一个函数
一样。

竟然说类是变量和方法的集合包,那么我们来创建一个类。
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你看,上面我们就定义了一个类,类名叫做 ClassA , 类里面的变量我们称之为属性,那么就是这个类
里面有 3 个属性,分别是 var1 , var2 和 var3 。除此之外,类里面还有 3 个类方法 fun1() ,
fun2() 和 fun3() 。

3、怎么调用类属性和类方法

我们定义了类之后,那么我们怎么调用类里面的属性和方法呢?

直接看下图:
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这里就不文字解释了(注:做图也不容易啊,只有写过技术文章才知道,这系列文章,多耗时)

好了,知道怎么调用之后,我们尝试一下:
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三、类方法

1、类方法如何调用类属性

通过上面我们已经会定义类了,那么这里讲一下在同一个类里,类方法如何调用类属性的。

直接看个例子吧:
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注意看,在类方法上面多了个 @classmethod ,这是干嘛用的呢?

这是用于声明下面的函数是类函数。其实从名字就很好理解了。

class 就是类,method 就是方法。

那是不是一定需要注明这个呢?

答案是是的。

如果你没使用,是会报错的。
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如果没有声明是类方法,方法参数中就没有 cls , 就没法通过 cls 获取到类属性。

因此类方法,想要调用类属性,需要以下步骤:

  • 在方法上面,用 @classmethod 声明该方法是类方法。只有声明了是类方法,才能使用类属性
  • 类方法想要使用类属性,在第一个参数中,需要写上 cls , cls 是 class 的缩写,其实意思就是把
    这个类作为参数,传给自己,这样就可以使用类属性了。
  • 类属性的使用方式就是 cls.变量名

记住喔,无论是 @classmethod 还是 cls ,都是不能省去的。

省了都会报错。

2、类方法传参

上面我们学习了类方法如何调用类属性,那么类方法如何传参呢?

其实很简单,跟普通的函数一样,直接增加参数就好了。

这个就直接上例子了:
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四、修改和增加类属性

1、从内部增加和修改类属性

来,我们先来温习一下类的结构。
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看着这个结构,提一个问题,如何修改类属性,也就是类里面的变量?

从类结构来看,我们可以猜测,从类方法来修改,也就是从类内部来修改和增加类属性。

看下具体的实例:

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这里还是强调一下,例子还是要自己多写,不要只看,自己运行, 看效果。多想。

2、从外部增加和修改类属性

我们刚刚看了通过类方法来修改类的属性,这时我们看下从外部如何修改和增加类属性。

例子如下:
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五、类和对象

1、类和对象之间的关系

这部分内容主要讲类和对象,我们先来说说类和对象之间的关系。

类是对象的模板

我们得先有了类,才能制作出对象。

类就相对于工厂里面的模具,对象就是根据模具制造出来的产品。

从模具变成产品的过程,我们就称为类的实例化。

类实例化之后,就变成对象了。也就是相当于例子中的产品。

2、类的实例化

这里强调一下,类的实例化和直接使用类的格式是不一样的。

之前我们就学过,直接使用类格式是这样的:
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而类的实例化是怎样的呢?

是这样的,可以仔细对比一下,类的实例化和直接使用类的格式有什么不同?
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主要的不同点有:

  • 类方法里面没有了 @classmethod 声明了,不用声明他是类方法
  • 类方法里面的参数 cls 改为 self
  • 类的使用,变成了先通过 实例名 = 类() 的方式实例化对象,为类创建一个实例,然后再使用 实 例名.函数() 的方式调用对应的方法,使用 实例名.变量名 的方法调用类的属性

这里说明一下,类方法的参数为什么 cls 改为 self ?

其实这并不是说一定要写这个,你改为什么字母,什么名字都可以。

不妨试一下:
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你看,把 self 改为 aaaaaaaa 还是可以一样运行的。

只不过使用 cls 和 self 是我们的编程习惯,这也是我们的编程规范。

因为 cls 是 class 的缩写,代表这类 , 而 self 代表这对象的意思。

所以啊,这里我们实例化对象的时候,就使用 self 。

而且 self 是所有类方法位于首位、默认的特殊参数。

除此之外,在这里,还要强调一个概念,当你把类实例化之后,里面的属性和方法,就不叫类属性和类
方法了,改为叫实例属性和实例方法,也可以叫对象属性和对象方法。

为什么要这样强调呢?

因为一个类是可以创造出多个实例对象出来的。

你看下面的例子:
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我不仅能用这个类创建 a 对象,还能创建 b 对象

3、实例属性和类属性

一个类可以实例化多个对象出来。
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根据这个图,我们探究一下实例对象的属性和类属性之间有什么关系呢?

先提出第一个问题,如果类属性改变了,实例属性会不会跟着改变呢?

还是跟以前一样,提出了问题,我们直接用程序来验证就好。

看程序:
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从程序运行的结果来看,类属性改变了,实例属性会跟着改变。

这很好理解,因为我们的实例对象就是根据类来复制出来的,类属性改变了,实例对象的属性也会跟着
改变。

那么相反,如果实例属性改变了,类属性会改变吗?

答案当然是不能啦。因为每个实例都是单独的个体,不能影响到类的。

具体我们做下实验:
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可以看到,不管实例对象怎么修改属性值,对类的属性还是没有影响的。

4、实例方法和类方法

那这里跟上面一样,还是提出同样的问题。

如果类方法改变了,实例方法会不会跟着改变呢?

看下下面的例子:
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这里建议我的例子,各位都要仔细看一下,自己重新敲一遍。相信为什么要这么做,这么证明。

还是那句话多想,多敲。

回归正题,从运行的结果来看,类方法改变了,实例方法也是会跟着改变的。

在这个例子中,我们需要改变类方法,就用到了类的重写

我们使用了 类.原始函数 = 新函数 就完了类的重写了。

要注意的是,这里的赋值是在替换方法,并不是调用函数。所以是不能加上括号的,也就是 类.原始函数 () = 新函数() 这个写法是不对的。

那么如果实例方法改变了,类方法会改变吗?

如果这个问题我们需要验证的话,是不是要重写实例的方法,然后观察结果,看看类方法有没有改变,
这样就能得出结果了。

可是我们是不能重写实例方法。

你看,会直接报错。
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六、初始化函数

1、什么是初始化函数

初始化函数的意思是,当你创建一个实例的时候,这个函数就会被调用。

比如:
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当代码在执行 a = ClassA() 的语句时,就自动调用了 init(self) 函数。

而这个 init(self) 函数就是初始化函数,也叫构造函数。

初始化函数的写法是固定的格式:中间是 init ,意思是初始化,然后前后都要有【两个下划线】,然
init() 的括号中,第一个参数一定要写上 self ,不然会报错。

构造函数(初始化函数)格式如下:
在这里插入图片描述

初始化函数一样可以传递参数的,例如:
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2、析构函数

竟然一个在创建的时候,会调用构造函数,那么理所当然,这个当一个类销毁的时候,就会调用析构函
数。

析构函数语法如下:
在这里插入图片描述
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3、Python 定义类的历史遗留问题

Python 在版本的迭代中,有一个关于类的历史遗留问题,就是新式类和旧式类的问题,具体先看以下的代码:
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可以看到,这里使用了两者中不同的方式定义类,可以看到最大的不同就是,新式类继承了 object
类,在 Python2 中,我们定义类的时候最好定义新式类,当然在 Python3 中不存在这个问题了,因为
Python3 中所有类都是新式类。

那么新式类和旧式类有什么区别呢?

运行下下面的那段代码:
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这是 python 2.7 运行的结果:
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仔细观察输出的结果,对比一下,就能观察出来,注意喔,Pyhton3 中输出的结果是一模一样的,因为
Python3 中没有新式类旧式类的问题。

七、类的继承

1、定义类的继承

说到继承,你一定会联想到继承你老爸的家产之类的。

类的继承也是一样。

比如有一个旧类,是可以算平均数的。然后这时候有一个新类,也要用到算平均数,那么这时候我们就
可以使用继承的方式。新类继承旧类,这样子新类也就有这个功能了。

通常情况下,我们叫旧类为父类,新类为子类。

首先我们来看下类的继承的基本语法:
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多继承有一点需要注意的:若是父类中有相同的方法名,而在子类使用时未指定,python 在圆括号中父类的顺序,从左至右搜索 , 即方法在子类中未找到时,从左到右查找父类中是否包含方法。

那么继承的子类可以干什么呢?

继承的子类的好处:

  • 会继承父类的属性和方法
  • 可以自己定义,覆盖父类的属性和方法

2、调用父类的方法

一个类继承了父类后,可以直接调用父类的方法的,比如下面的例子, UserInfo2 继承自父类
UserInfo ,可以直接调用父类的 get_account 方法。
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3、父类方法的重写

当然,也可以重写父类的方法。

示例:
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这里就是重写了父类的构造函数。

4、子类的类型判断

对于 class 的继承关系来说,有些时候我们需要判断 class 的类型,该怎么办呢?

可以使用 isinstance() 函数,

一个例子就能看懂 isinstance() 函数的用法了。
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可以看到 isinstance() 不仅可以告诉我们,一个对象是否是某种类型,也可以用于基本类型的判断。

八、类的多态

多态的概念其实不难理解,它是指对不同类型的变量进行相同的操作,它会根据对象(或类)类型的不
同而表现出不同的行为。

事实上,我们经常用到多态的性质,比如:
在这里插入图片描述
可以看到,我们对两个整数进行 + 操作,会返回它们的和,对两个字符进行相同的 + 操作,会返回拼接后的字符串。

也就是说,不同类型的对象对同一消息会作出不同的响应。

看下面的实例,来了解多态:
python 面向对象的概念及使用方法~(基础小知识)_第31张图片
可以看到,userVip 和 userGeneral 是两个不同的对象,对它们调用 printUserInfo 方法,它们会自动
调用实际类型的 printUser 方法,作出不同的响应。这就是多态的魅力。

要注意喔,有了继承,才有了多态,也会有不同类的对象对同一消息会作出不同的相应。

九、类的访问控制

1、类属性的访问控制

在 Java 中,有 public (公共)属性 和 private (私有)属性,这可以对属性进行访问控制。

那么在 Python 中有没有属性的访问控制呢?

一般情况下,我们会使用 __private_attrs 两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被
使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs 。

为什么只能说一般情况下呢?

因为实际上, Python 中是没有提供私有属性等功能的。

但是 Python 对属性的访问控制是靠程序员自觉的。为什么这么说呢?

看看下面的示例:
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仔细看图片,为什么说双下划线不是真正的私有属性呢?我们看下下面的例子,用下面的例子来验证:
python 面向对象的概念及使用方法~(基础小知识)_第33张图片
输出的结果如下图:
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2、类专有的方法

一个类创建的时候,就会包含一些方法,主要有以下方法:

类的专有方法:
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当然有些时候我们需要获取类的相关信息,我们可以使用如下的方法:

  • type(obj) :来获取对象的相应类型;
  • isinstance(obj, type) :判断对象是否为指定的 type 类型的实例;
  • hasattr(obj, attr) :判断对象是否具有指定属性/方法;
  • getattr(obj, attr[, default]) 获取属性/方法的值, 要是没有对应的属性则返回 default 值
    (前提是设置了 default),否则会抛出 AttributeError 异常;
  • setattr(obj, attr, value) :设定该属性/方法的值,类似于 obj.attr=value;
  • dir(obj) :可以获取相应对象

的所有属性和方法名的列表:

3、方法的访问控制

其实我们也可以把方法看成是类的属性的,那么方法的访问控制也是跟属性是一样的,也是没有实质上
的私有方法。一切都是靠程序员自觉遵守 Python 的编程规范。

示例如下,具体规则也是跟属性一样的,
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