Python基础十二：面向对象编程一：类和实例

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Author:yooongchun

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面向对象编程简介：面向对象编程Object Oriented Programming简称OOP，是一种区别于面向过程编程的新的编程思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。

Python中的所有数据类型都可以视为对象，也可以自定义对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类class概念。

示例：使用面向对象程序设计思想设计一个存储学生信息（姓名和成绩）的表为了显示区别，我们首先使用面向过程的程序来构造：
```
stu1={'name':'Alex','score':98}
stu2={'name':'Bob','score':89}
...
```
然后使用函数来处理学生信息
```
def print_score(stu):
  print('%s:%s' %(stu['name'],stu['score']))
```
上面的代码简单演示了面向过程设计的存储数据到使用数据过程。接着我们用面向对象的程序设计思想来实现。

首先，我们来考虑如何存储数据：我们把学生视为一个对象，那么姓名和成绩就是这个对象的两个属性，使用数据就属于对象的一个方法，我们把上面的内容转为代码就是：
```
class Student(object):
  def __init__(self,name,score):
      self.name=name
      self.score=score

  def print_score(self):
      print('%s:%s' %(self.name,self.score))
```
上面的代码中我们构造了一个Student类(对象)，还构造了一个对象的方法(Method)print_score,现在我们就可以来实例化（Instance）对象
```
bart=Student('Bart',67)
lisa=Student('Lisa',88)
```
调用对象的方法
```
bart.print_score()
lisa.print_score()
```
我们来运行测试：
```
>>> from stu import Student
>>> bart=Student('Bart',67)
>>> lisa=Student('Lisa',88)
>>> bart.print_score()
Bart:67
>>> lisa.print_score()
Lisa:88
>>>
```
这样，我们就完成了面向对象程序设计的第一个程序。由上可见，这种程序设计思想抽象程度要高于函数，因为它既包括了数据，又包括了操作数据的方法。
类和实例：面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance）。类是抽象的模板，而实例则是根据类创建出来的一个个具体的对象。

类定义的一般格式，以前面创建的Student类为例
```
class Student(object):
  pass
```
上面Student代表类名，object代表继承的类，这里可以是继承不同的类，如果没有继承类，则使用所有类的公有继承类object，pass里写类的内容，这就是创建类的一般格式。
实例化类的一般格式，以student类为例
```
bart=Student('Bart',67)
```
给类传入数据以后，类就被实例化为一个个对象，比如上面的bart就属于一个对象，该对象包括了name和score两个属性，还有一个print_score()方法。

可以给一个实例自由的绑定属性，比如，为bart实例添加一个gender属性
```
>>> bart.gender='male'
>>> bart.gender
'male'
```
而有一些属性我们认为是必备的，这就可以通过一个特殊的__init__方法强制填入，比如前面的
```
def __init__(self,name,score):
      self.name=name
      self.score=score
```
注意这里的__init__是前后各两个下划线。

另外，__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身。在实例化对象时，注意要传入与__init__方法相对应的参数，但是self不用传入。
数据封装

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装。我们还是通过前面定义的Student类来看。对于面向过程的程序设计，当我们完成了数据的存储后，要实现对数据的操作，我们通常会定义一个方法，比如
```
def print_score(stu):
      print('%s:%s' %(stu.name,stu.score))
```
这样，方法和数据就是独立的，但是使用类的概念后，我们直接把这个方法封装进入类里，这样，调用这个类的方法只需这样：
```
stu.print_score()
```
可见，我们只关心操作对象的方法，而不关心其内部是如何实现的，这就是封装的优势所在。

注意，在类内部写方法时，也需要把第一个参数置为self，至于其他的参数等都和普通函数完全一样，在调用时也同样不用传入self参数。

访问限制：Python通过在变量前添加两个下划线来把变量申明为私有private，比如，前面的Student，你现在在外部仍可以修改内部代码

>>> bart=Student('Bart',99)
>>> bart.score=78
>>> bart.score
78
>>>

现在我们给类的name和score属性添加__,让外部不可访问

class Student(object):
def __init__(self,name,score):
    self.__name=name
    self.__score=score
def print_score(self):
    print('%s:%s' %(self.__name,self.__score))

现在我们再来尝试从外部访问

>>> bart=Student('Bart',99)
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

发现，程序报错了，可见，通过添加__，程序把变量相应申明为私有了，这时，我们通过在程序内部提供公有的函数(public)来让外部使用

def getName(self):
    return self.__name
def setName(self,name):
    self.__name=name

这样，我们就把内部的变量完全封装了。

>>> bart=Student('Bart',99)
>>> bart.setName('BART')
>>> bart.getName()
'BART'

Python基础十二：面向对象编程一：类和实例

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