Python之class面向对象（基础篇）

时间  2019-12-13
标签 python class 面向对象 基础 栏目 Python 繁體版
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概述

  • 面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码
  • 函数式：将某功能代码封装到函数中，往后便无需重复编写，仅调用函数便可
  • 面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强...”

面向过程编程最易被初学者接受，其每每用一长段代码来实现指定功能，开发过程当中最多见的操做就是粘贴复制，即：将以前实现的代码块复制到现需功能处。python

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while  True ：
     if  cpu利用率 >  90 % :
         #发送邮件提醒
         链接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭链接
 
     if  硬盘使用空间 >  90 % :
         #发送邮件提醒
         链接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭链接
 
     if  内存占用 >  80 % :
         #发送邮件提醒
         链接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭链接

随着时间的推移，开始使用了函数式编程，加强代码的重用性和可读性，就变成了这样：程序员

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def  发送邮件(内容)
     #发送邮件提醒
     链接邮箱服务器
     发送邮件
     关闭链接
 
while  True ：
 
     if  cpu利用率 >  90 % :
         发送邮件( 'CPU报警' )
 
     if  硬盘使用空间 >  90 % :
         发送邮件( '硬盘报警' )
 
     if  内存占用 >  80 % :
         发送邮件( '内存报警' ) 

今天咱们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）
注：Java和C#来讲只支持面向对象编程，而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程数据库

建立类和对象

面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地须要使用 “类” 和 “对象” 来实现，因此，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。编程

　　类就是一个模板，模板里能够包含多个函数，函数里实现一些功能服务器

　　对象则是根据模板建立的实例，经过实例对象能够执行类中的函数ide

  • class是关键字，表示类
  • 建立对象，类名称后加括号便可

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）
　　 类中定义的函数叫作 “方法”函数式编程

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# 建立类
class  Foo:
     
     def  Bar( self ):
         print  'Bar'
 
     def  Hello( self , name):
         print  'i am %s'  % name
 
# 根据类Foo建立对象obj
obj  =  Foo()
obj.Bar()             #执行Bar方法
obj.Hello( 'wupeiqi' )  #执行Hello方法　

诶，你在这里是否是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便函数

  • 面向对象：【建立对象】【经过对象执行方法】
  • 函数编程：【执行函数】

观察上述对比答案则是确定的，而后并不是绝对，场景的不一样适合其的编程方式也不一样。学习

总结：函数式的应用场景 --> 各个函数之间是独立且无共用的数据spa

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。

1、封装

封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，之后再去调用被封装在某处的内容。

因此，在使用面向对象的封装特性时，须要：

  • 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

因此，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每一个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里相似于下图来保存。

第二步：从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时，有两种状况：

  • 经过对象直接调用
  • 经过self间接调用

一、经过对象直接调用被封装的内容

上图展现了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式能够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('wupeiqi', 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('alex', 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

二、经过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时，须要经过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('wupeiqi', 18)
obj1.detail()  # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，因此，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wupeiqi ；self.age 是 18
  
obj2 = Foo('alex', 73)
obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，因此，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 alex ； self.age 是 78

综上所述，对于面向对象的封装来讲，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，而后经过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

练习一：在终端输出以下信息

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...
练习题 
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')
函数式编程 
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()
面向对象

上述对比能够看出，若是使用函数式编程，须要在每次执行函数时传入相同的参数，若是参数多的话，又须要粘贴复制了...  ；而对于面向对象只须要在建立对象时，将全部须要的参数封装到当前对象中，以后再次使用时，经过self间接去当前对象中取值便可。

 

练习二：游戏人生程序

1、建立三个游戏人物，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，增加100战斗力
多人游戏，消耗500战斗力
练习题 
# -*- 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，增加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：当前对象的详细状况"""

        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)    # 建立苍井井角色
dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800)  # 建立东尼木木角色
bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)      # 建立波多多角色

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


#输出当前全部人的详细状况
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

#输出当前全部人的详细状况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()

游戏人生
游戏人生

2、继承

继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子能够继承父的内容。

例如：

　　猫能够：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

　　狗能够：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

若是咱们要分别为猫和狗建立一个类，那么就须要为 猫 和 狗 实现他们全部的功能，以下所示：

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

伪代码
View Code

上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具备的功能，而咱们却分别的猫和狗的类中编写了两次。若是使用 继承 的思想，以下实现：

　　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一个类名，表示当前类继承另一个类
class 猫(动物)：

    def 喵喵叫(self):
        print '喵喵叫'
        
# 在类后面括号中写入另一个类名，表示当前类继承另一个类
class 狗(动物)：

    def 汪汪叫(self):
        print '喵喵叫'

伪代码
View Code 
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()

代码实例
实例

因此，对于面向对象的继承来讲，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没必要一一实现每一个方法。

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一样而已。

学习了继承的写法以后，咱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()

代码实例
View Code

那么问题又来了，多继承呢？

  • 是否能够继承多个类
  • 若是继承的多个类每一个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？

一、Python的类能够继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

二、Python的类若是继承了多个类，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，多继承状况下，会按照深度优先方式查找
  • 当类是新式类时，多继承状况下，会按照广度优先方式查找

经典类和新式类，从字面上能够看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是以后推荐的写法，从写法上区分的话，若是 当前类或者父类继承了object类，那么该类即是新式类，不然即是经典类。

 

class D:

    def bar(self):
        print 'D.bar'


class C(D):

    def bar(self):
        print 'C.bar'


class B(D):

    def bar(self):
        print 'B.bar'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print 'A.bar'

a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去D类中找，若是D类中么有，则继续去C类中找，若是仍是未找到，则报错
# 因此，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程当中，一旦找到，则寻找过程当即中断，便不会再继续找了
a.bar()
经典类多继承 
class D(object):

    def bar(self):
        print 'D.bar'


class C(D):

    def bar(self):
        print 'C.bar'


class B(D):

    def bar(self):
        print 'B.bar'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print 'A.bar'

a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去C类中找，若是C类中么有，则继续去D类中找，若是仍是未找到，则报错
# 因此，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程当中，一旦找到，则寻找过程当即中断，便不会再继续找了
a.bar()
新式类多继承

经典类：首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去D类中找，若是D类中么有，则继续去C类中找，若是仍是未找到，则报错

新式类：首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去C类中找，若是C类中么有，则继续去D类中找，若是仍是未找到，则报错

注意：在上述查找过程当中，一旦找到，则寻找过程当即中断，便不会再继续找了

3、多态 

 Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，可是原生多态，其Python崇尚“鸭子类型”。

class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print 'S1.show'


class S2(F1):

    def show(self):
        print 'S2.show'


# 因为在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 为了让Func函数既能够执行S1对象的show方法，又能够执行S2对象的show方法，因此，定义了一个S1和S2类的父类
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象

def Func(F1 obj):
    """Func函数须要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
    
    print obj.show()
    
s1_obj = S1()
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

s2_obj = S2()
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
Python伪代码实现Java或C#的多态 
class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print 'S1.show'


class S2(F1):

    def show(self):
        print 'S2.show'

def Func(obj):
    print obj.show()

s1_obj = S1()
Func(s1_obj) 

s2_obj = S2()
Func(s2_obj)
Python “鸭子类型”

总结 

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结以下：

  • 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，根据模板建立的实例（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

问答专区

问题一：什么样的代码才是面向对象？

答：从简单来讲，若是程序中的全部功能都是用 类 和 对象 来实现，那么就是面向对象编程了。

问题二：函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么状况下使用？

答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来讲不存在这个问题，由于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做，面向对象均可以实现；而面向对象的能完成的操做，函数式编程不行（函数式编程没法实现面向对象的封装功能）。

因此，通常在Python开发中，所有使用面向对象 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、查操做都须要链接数据库字符串、主机名、用户名和密码
class SqlHelper:

    def __init__(self, host, user, pwd):

        self.host = host
        self.user = user
        self.pwd = pwd

    def 增(self):
        # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
        # do something
        # 关闭数据库链接

    def 删(self):
        # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
        # do something
        # 关闭数据库链接

    def 改(self):
        # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
        # do something
        # 关闭数据库链接

    def 查(self):
    # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
        # do something
        # 关闭数据库链接# do something
Demo
  • 须要建立多个事物，每一个事物属性个数相同，可是值的需求

如：张3、李4、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

class Person:

    def __init__(self, name ,age ,blood_type):

        self.name = name
        self.age = age
        self.blood_type = blood_type


    def detail(self):
        temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
        print temp

zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
lisi = Person('李四', 73, 'AB')
yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
Demo

问题三：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，而根据类建立的每个对象都在内存中须要存一份，大体以下图：

如上图所示，根据类建立对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值以外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。

当经过 obj1 执行 【方法一】 时，过程以下：

  1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
  2. 将对象 obj1 看成参数传给 方法的第一个参数 self 
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