Python学习笔记七：面向对象初步

其他 2019-05-06 14:50:06 阅读次数: 0

Python学习笔记七：面向对象初步

面向对象和面向过程的区别_执行者思维_设计者思维

面向对象（Object oriented Programming，OOP）编程的思想主要是针对大型软件设计而来的。面向对象编程使程序的扩展性更强、可读性更好，使得编程可以像搭积木一样简单。

面向对象编程将数据和操作数据相关的方法封装到对象中，组织代码和数据的方式更加接近人的思维，从而大大提高了编程的效率。

Python 完全曹勇了面向对象的思想，是真正面向对象的编程语言，完全支持面向对象的基本功能，例如：继承、多态、封装等等。

Python 中，一切皆对象。我们在前面学习的数据类型、函数等，都是对象。

注意：Python 支持面向过程、面向对象、函数式编程等多种编程范式。

面向对象和面向过程区别

  • 面向过程（Procedure Oriented）思维
    面向过程编程更加关注的是“程序的逻辑流程”，是一种“执行者”思维，适合编写小规模的程序。
    面向过程思想思考问题时，我们首先思考“怎么按步骤实现？”并将步骤对应成方法，一步一步，最终完成。和这个适合简单任务，不需要过多协作的情况下。比如，如何开车？我们很容易就列出实现步骤：
    1发动车 2挂挡 3踩油门 4 走你

  • 面向对象（Object Oriented）思维
    面向对象更加关注的是 “软件中对象之间的关系”，是一种“设计者”思维，适合编写大规模的程序。
    面向对象（Object）思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是 “怎么设计这个事物 ？” 比如思考造车，我们就会想“车怎么设计？”，而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。

  • 面向对象方式思考造车，发现车由如下对象组成：

  1. 轮胎
  2. 发动机
  3. 车壳
  4. 座椅
  5. 挡风玻璃

为了方便协作，我们找轮胎厂完成制造的步骤，发动机厂完成制造发动机的步骤；这样，发现大家可以同时进行车的制造，最终进行组装，大大提高了效率。但是，具体到轮胎厂的一个流水线操作，仍然是有步骤的，还是离不开面向过程思想！

因此，面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。但是，具体到实现部分的微观操作（就是一个个方法），仍然需要面向过程的思想去处理。

我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程！

面向对象和面向过程的总结

都是解决问题的思维方式，都是代码组织的方式。

解决简单问题可以使用面向过程

解决复杂问题：宏观上使用面向对象那个把握，微观处理上仍然是面向过程的。

对象的进化

随着编程面临的问题越来越复杂，编程语言本身也在进化，从主要处理简单数据开始，随着数据变多进化“数组”；数据类型变复杂，进化出了“结构体”；处理数据的方式和逻辑变复杂，进化出了“对象”。

1. 简单数据

像30,40,50.4 等这些数字，可以看做是简单数据。最初的计算机编程，都是像这样的数字。

2.数组

将同类型的数据放到一起。比如：整数数组[20,30,40]，浮点数数组[10.2, 11.3, 12.4]，字符串数组：[“aa”,”bb”,”cc”]

3. 结构体

将不同类型的数据放到一起，是C语言中的数据结构。比如：

                struct resume{                
                    int age;
                    char name[10];
                    double salary;
                };

4. 对象

将不同类型的数据、方法（即函数）放到一起，就是对象。比如：

class Student:
  
    company = "SXT"     #类属性
    count = 0           #类属性
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name         #实例属性
        self.score = score
        Student.count = Student.count+1
  
    def say_score(self):           #实例方法
        print("我的公司是：",Student.company)
        print(self.name,'的分数是：',self.score)

我们前面学习的数字也是对象。比如：整数9，就是一个包含了加法、乘法等方法的对象。

类的定义

我们把对象比作一个“饼干”，类就是制造这个饼干的“模具”。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

我们通过类定义数据类型的属性（数据）和方法（行为），也就是说，“类将行为和状态打包在一起”。

在这里插入图片描述
对象是类的具体实体，一般称为“类的实例”。类看做“饼干模具”，对象就是根据这个“模具”制造出的“饼干”

从一个类创建对象时，每个对象会共享这个类的行为（类中定义的方法），但会有自己的属性值（不共享状态）。更具体一点：“方法代码是共享的，属性数据不共享”。

在这里插入图片描述

Python中，“一切皆对象”。类也称为 “类对象”，类的实例也称为“实例对象”。
定义类的语法格式如下：

class 类名：
类体

要点如下：

  1. 类名必须符合：“标识符”的规则；一般规定，首字母大写，多个单词使用 “驼峰原则”。
  2. 类体中我们可以定义属性和方法。
  3. 属性用来描述数据，方法（即函数）用来描述这些数据相关的操作。

【操作】一个典型的类的定义

class Student:
  
    company = "SXT"     #类属性
    count = 0           #类属性
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name         #实例属性
        self.score = score
        Student.count = Student.count+1
  
    def say_score(self):           #实例方法
        print("我的公司是：",Student.company)
        print(self.name,'的分数是：',self.score)

___init__构造方法和__new__方法

类是抽象的，也称之为 “对象的模板”。我们需要通过类这个模板，创建类的实例对象，然后才能使用类定义的功能。

我们前面说过一个 Python 对象包含三个部分：

id(identity识别码)、type(对象类型)、value(对象的值)。

现在，我们可以更进一步的说，一个 Python 对象包含如下部分：

  1. id（identity识别码）
  2. type（对象类型）
  3. value（对象的值）
    （1）属性（attribute）
    （2）方法（method）

创建对象，我们需要定义构造函数__init__()方法。构造方法用于执行 “实例对象的初始化工作”，即对象那个创建后，初始化当前对象的相关属性，无返回值。

r__init__()的要点如下：

  1. 名称固定，必须为__init__()
  2. 第一个参数固定，必须为：self。 self指的就是刚刚创建好的实例对象。
  3. 构造函数通常用来初始化实例对象的实例属性，如下代码就是初始化实例属性：name和score。
            def __init__(self,name,score):            
                    self.name = name         #实例属性
                    self.score = score
  1. 通过 “类名（参数列表）”来嗲用构造函数。调用后，将创建好的对象返回给相应的变量。比如：s1 = Student（‘张三’，80）
  2. init()方法：初始化创建好的对象，初始化指的是：“给实例属性赋值”
  3. new()方法: 用于创建对象，但我们一般无需重定义该方法。
  4. 如果我们不定义__init__方法，系统会提供一个默认的__init__方法。如果我们定义了带参的__init__方法，系统不创建默认的__init__方法。

注意：
Python 中的self 相当于 C++ 汇总的self 指针，JAVA 和 C# 中 的this 关键字。Python 中，self 必须为构造函数的第一个单数，名字可以任意修改。DNA一般遵守惯例，都叫做 self。

实例属性和实例方法

实例属性

实例属性是从属于实例对象的属性，也称为 “实例变量”。它的使用有如下几个要点：

  1. 实例属性一般在__init__（）方法中通过如下代码定义：
    self.实例属性名 = 初始值

  2. 在本类的其他实例方法中，也是通过 self 进行访问：
    self.实例属性名

  3. 创建实例对象后，通过实例对象访问：
    obj01 = 类名() #创建对象，调用__init__()初始化属性
    obj01.实例属性名 = 值 #可以给已有属性赋值，也可以新加属性

实例方法

实例方法是从属于实例对象的方法。实例方法的定义格式如下：

def 方法名(self [, 形参列表])：
	函数体

方法的调用格式如下：

对象.方法名([实参列表])

要点：

  1. 定义示例方法时，第一个单数必须为 self。和前面一样，self 指当前的实例对象。
  2. 调用实例方法时，不需要也不能给 self 传参。self 由解释器自动传参。
  • 函数和方法的区别：
  1. 都是用来完成一个功能的语句块，本质一样。
  2. 方法调用时，通过对象来调用。方法从属于特定实例对象，普通函数没有这个特点。
  3. 直观上看，方法定义时需要传递 self ，函数不需要。

  • 实例对象的方法调用本质：
    对象.方法名([实参列表])

  • 其他操作

  1. dir（obj）可以获得对象的所有属性、方法
  2. obj.dict 对象的属性字典
  3. pass 空语句
  4. isinstance（对象，类型）判断 “对象” 是不是 “指定类型”

类对象

我们在前面讲的类定义格式中，class 类名：。实际上，当解释器执行class 语句时，就会创建一个类对象。

【操作】测试类对象的生成

            class Student:            
                pass    #空语句
              
            print(type(Student))
            print(id(Student))
              
            Stu2 = Student
            s1 = Stu2()
            print(s1)

执行结果：

            <class 'type'>

            51686328

            <__main__.Student object at 0x0000000002B5FDD8>

我们可以看到实际上生成了一个变量名就是类名 “Student” 的的对象。我们通过赋值给新变量 Stu2，也能实现相关的调用。说明，确实创建了“类对象”

注意： pass 为空语句。就是表示什么都不做，只是作为一个占位符存在，当你写代码时，遇到暂时不知道往方法货值类中加入什么时，可以先用 pass 占位，后期再补上。

类属性

类属性是从属于 “类对象”的属性，也称为 “类变量”。由于，类属性从属于类对象，可以被所有实例对象共享。

类属性的定义方式：

            　　class 类名：

            　　类变量名= 初始值

在类中或者类的外面，我们可以通过：类名.类变量名 读写。

【操作】 类属性的使用测试

class Student:
  
    company = "SXT"     #类属性
    count = 0           #类属性
  
     
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name         #实例属性
        self.score = score
        Student.count = Student.count+1
  
    def say_score(self):           #实例方法
        print("我的公司是：",Student.company)
        print(self.name,'的分数是：',self.score)
  
  
s1 = Student('张三',80)           #s1是实例对象，自动调用__init__()方法
s1.say_score()
print('一共创建{0}个Student对象'.format(Student.count))

执行结果：

    　　我的公司是： SXT

    　　张三 的分数是： 80

    　　一共创建1个Student对象

类方法_静态方法_内存分析

类方法是从属于 “类对象” 的方法，类方法铜鼓装饰器 @classmethod来定义，格式如下：

             @classmethod

             def 类方法名(cls [，形参列表]) ：

                　　函数体

要点如下：

  1. @classmethod 必须位于方法上面一行
  2. 第一个cls 必须有；cls 指的是 类对象 本身；
  3. 调用类方法格式： 类名.类方法名（参数列表）。参数列表中，不需要也不能给cls 传值。
  4. 类方法中访问实例属性和实例方法会导致错误
  5. 子类继承父类方法时，传入cls 是子类对象，而非父类对象

【操作】类方法使用测试

            class Student:            
              
                company = "SXT"     #类属性
                 
                @classmethod
                def printCompany(cls):
                    print(cls.company)
                 
            Student.printCompany()

静态方法

Python 中允许定义与 “类对象” 无关的方法，称为 “静态方法”。

静态方法 和在模块中定义的普通函数没有区别，只不过 “静态方法” 放到了 “类的名字空间里面”，需要通过“类调用”。

静态方法通过装饰器 @ staticmethod 来定义，格式如下：

            　　@staticmethod

            　　def 静态方法名([形参列表]) ：

            　　        函数体

要点如下：

  1. @staticmethod 必须位于方法上面一行
  2. 调用静态方法格式：类名.静态方法名（参数列表）。
  3. 静态方法中访问实例属性和实例方法会导致报错

【操作】 静态方法使用测试：

                class Student:                
                    company = "SXT"  # 类属性
                    @staticmethod
                    def add(a, b):  # 静态方法
                        print("{0}+{1}={2}".format(a,b,(a+b)))
                        return a+b
                Student.add(20,30)

内存分析实例对象和类对象创建过程（重要）

我们以下面代码为例，分析整个创建过程，让大家对面向对象概念掌握更加深刻：

            class Student:            
                company = "尚学堂"     #类属性
                count = 0           #类属性
                 
                def __init__(self,name,score):
                    self.name = name         #实例属性
                    self.score = score
                    Student.count = Student.count+1
              
                def say_score(self):           #实例方法
                    print("我的公司是：",Student.company)
                    print(self.name,'的分数是：',self.score)
              
            s1 = Student('高淇',80)       #s1是实例对象，自动调用__init__()方法
            s1.say_score()
            print('一共创建{0}个Student对象'.format(Student.count))

在这里插入图片描述

___del__方法(析构函数)和垃圾回收机制

__del__方法称为“析构方法”，用于实现对象被销毁时所需的操作。比如：释放对象占用的资源，例如：打开的文件资源、网络连接等。

Python实现自动的垃圾回收，当对象没有被引用时(引用计数为0)，由垃圾回收器调用__del__方法。

我们也可以铜鼓 del 语句删除对象，从而保证调用__del__方法。

系统会自动提供__del__方法，一般不需要自定义析构方法。

            #析构函数            
            class Person:
                def __del__(self):
                    print("销毁对象：{0}".format(self))
            p1 = Person()
            p2 = Person()
            del p2
            print("程序结束")

运算结果：

        　　销毁对象：<__main__.Person object at 0x02175610>

        　　程序结束

        　　销毁对象：<__main__.Person object at 0x021755D0>

___call__方法和可调用对象

定义了__call__方法的对象，称为“可调用对象”，即该对象可以像函数一样被调用。


#测试__call__，可调用对象
class SalaryAccount:
    '''工资计算类'''
    def __call__(self, salary):
        yearSalary = salary*12
        daySalary = salary//30
        hourSalary = daySalary//8
    return dict(monthSalary=salary,yearSalary=yearSalary,daySalary=daySalary,hourSalary=hourSalary)
s = SalaryAccount()
print(s(5000))      #可以像调用函数一样调用对象的__call__方法

运行结果：
　{‘monthSalary’: 5000, ‘yearSalary’: 60000, ‘daySalary’: 166, ‘hourSalary’: 20}

方法没有重载

在其他语言中，可以定义多个重名的方法，只要保证方法签名唯一即可。方法签名包含3个部分：方法名、参数数量、参数类型。

Python 中，方法的参数没有声明类型（调用时确定参数的类型），参数的数量也可以由可变参数控制。因此，Python 中是没有方法重载的。定义一个方法即可有多种调用方式，相当于实现了其他语言中的方法的重载。

如果我们在类体中定义了多个重名方法，只有最后一个方法有效。

建议：不要使用重名的方法！Python 中方法没有重载。

#Python中没有方法的重载。定义多个同名方法，只有最后一个有效
class Person:
    def say_hi(self):
        print("hello")
    def say_hi(self,name):
        print("{0},hello".format(name))
p1 = Person()
#p1.say_hi()       #不带参，报错：TypeError: say_hi() missing 1 required positional argument: 'name'
p1.say_hi("高淇")

方法的动态性

Python 是动态语言，我们可以动态的为类添加新的方法，或者动态地修改类的已有的方法。

#测试方法的动态性
class Person:
    def work(self):
        print("努力上班！")
def play_game(self):
    print("{0}玩游戏".format(self))
def work2(s):
    print("好好工作，努力上班！")
Person.play = play_game
Person.work = work2
p = Person()
p.play()
p.work()

我们可以看到，Person动态的新增了 play_game 方法，以及用work2 替换了work方法

私有属性和私有方法（实现封装）

Python 对于类的成员没有严格访问控制限制，这与其他面向对象语言有区别。关于私有属性和私有方法，有如下要点：

  1. 通常我们约定，两个下划线开头的属性是私有的（private）。其他为公共的（public）。
  2. 类内部可以访问私有属性（方法）
  3. 类外部不能直接访问私有属性（方法）
  4. 类外部可以通过 “_类名__私有属性(方法)名” 访问私有属性（方法）

注意：方法本质上也是属性！只不过是可以通过（）执行而已。所以，此处讲的私有属性和公有属性，也同时讲解了私有方法和公有方法的用法。如下测试中，同时也包含了私有方法和公有方法的例子。

【测试】私有属性和公有属性使用测试

#测试私有属性、私有方法        
class Employee:
    __company = "百战程序员"      #私有类属性.   通过dir可以查到_Employee__company
    def __init__(self,name,age):
          self.name = name
          self.__age = age         #私有实例属性
    def say_company(self):
          print("我的公司是：",Employee.__company)          #类内部可以直接访问私有属性
          print(self.name,"的年龄是：",self.__age)
          self.__work()
    def __work(self):         #私有实例方法   通过dir可以查到_Employee__work
          print("工作！好好工作，好好赚钱，娶个媳妇！")
          
        p1 = Employee("高淇",32)
        print(p1.name)
        print(dir(p1))              #
        p1.say_company()
        print(p1._Employee__age)      #通过这种方式可以直接访问到私有属性  。通过dir可以查到属性：_Employee__age
        p1._Employee__work() # 通过这种方式可以直接执行私有方法
        #print(p1.__age)           #直接访问私有属性，报错
        #p1.__sleep()             #直接访问私有方法，报错

从结果我们可以看出，私有属性 “__age” 在实际存储时是按照 “_Person__age” 这个属性来存储的，这也就是为什么我们不能直接使用 “__age” 而可以使用 “_Person__age”的根本原因。

#property 装饰器

@property 可以将一个方法的调用方式变成 “属性调用”。下面是一个简单的示例，让大家体会有Ixia这种转变：


    #简单测试@property    
    class Employee:
        @property
        def salary(self):
            return 30000;
    emp1 = Employee()
    print(emp1.salary)              #打印30000
    print(type(emp1.salary))        #打印<class 'int'>
    #emp1.salary()                   #报错：TypeError: 'int' object is not callable
    #emp1.salary =1000              
                                 #@property修饰的属性，如果没有加setter方法，则为只读属性。
                                 #此处修改报错：AttributeError: can't set attribute

@property 主要用于帮助我们处理属性的读操作、写操作。对于某一个属性，我们可以直接通过：

emp1.salary = 3000

如上的操作读操作、写操作。但是，这种做法不安全。比如，我需要限制薪水必须为 1-100000的数字。这时候，我们就需要通过 getter、setter 方法来处理。

在这里插入图片描述
运行结果：

    　　月薪为100,年薪为1200

    　　100

    　　薪水录入错误!只能在0-1000000之间

属性和方法命名总结

  • _xxx：保护成员，不能用 “form module import * ”导入，只有类对象和子类对象能访问这些成员。
  • l__xxx___：系统定义的特殊成员
  • __xxx：类中的私有成员，只有类对象自己能访问，子类对象也不能访问。（但，在类外部可以通过“对象名. _类名__xxx”这种特殊方式访问。Python不存在严格意义的私有成员）

注意：再次强调，方法和属性都遵循上面的规则。

类编码风格

  1. 类名首字母大写，多个单词之间采用驼峰原则。
  2. 实例名、模块名采用小写，多个单词之间采用下划线隔开。
  3. 每个类，应紧跟“文档字符串”，说明这个类的作用。
  4. 可以用空行组织代码，但不能滥用。在类中，使用一个空行隔开方法；模块中，使用两个空行隔开多个类

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转载自blog.csdn.net/weixin_44626569/article/details/89681742
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