Python面向对象编程基础解析（一）

脚本专栏 2024/11/9 佚名

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1.什么是面向对象

面向对象（oop）是一种抽象的方法来理解这个世界，世间万物都可以抽象成一个对象，一切事物都是由对象构成的。应用在编程中，是一种开发程序的方法，它将对象作为程序的基本单元。

2.面向对象与面向过程的区别

我们之前已经介绍过面向过程了，面向过程的核心在‘过程'二字，过程就是解决问题的步骤，面向过程的方法设计程序就像是在设计一条流水线，是一种机械式的思维方式

　　优点：复杂的问题简单化，流程化
　　缺点：扩展性差

　　主要应用场景有：Linux内核，git，以及http服务

面向对象的程序设计，核心是对象，对象就是特征（变量）与技能（函数）的结合体。

　　优点：解决了程序扩展性差的问题
　　缺点：可控性差，无法预测最终结果

　　主要应用场景是需求经常变化的软件，即与用户交互比较频繁的软件

需要注意的是：面向对象的程序设计并不能解决全部问题，只是用来解决扩展性。当然，现在的的互联网软件，扩展性是最重要的

3.对象与类的概念

在python中，一切皆对象，一个对象应该具有自己的属性，也就是特征，还有有自己的功能，即方法

在Python中，特征用变量表示，功能用函数表示，所以对象就是变量与函数的结合体

而从各种各样的对象中抽取出来具有相同特征和相同功能组成的，就是类，所以说类是一系列对象共同特征与功能的结合体
下面让我们来定义一个类，方法与定义一个函数有些类似：

#定义一个中国人的类
class Chinese:
 #共同的特征
 country='China'
 
 #共同的技能
 def talk(self):
 print('is talking Chinese')
 def eat(self):
 print('is eating Chinese food')

这样我们就定义好了一个类，注意：

1.定义类用class关键字
2.类名一般首字母大写，且冒号前面不需要括号（非必须，有括号也不报错，一般需要继承object类来保证是新式类），区别于函数定义
3.与函数不同，类在定义阶段就会执行类里面的代码
4.类有两种属性，共同的特征叫数据属性，共同的功能叫函数属性

怎样由这个类产生一个对象呢？实例化：

#实例化的方式产生一个对象
p1=Chinese()
p2=Chinese()

我们可以得出结论了，不管现实世界中怎么样，但是在程序中，确实是先有类，才有的对象

我们已经通过实例化的方式得到两个对象了，但是有一个问题，得到的两个对象，特征和功能都是一样的，这根万物皆对象的理念完全不符啊，应该是每个对象都是不同的，这样的世界才有意思啊

事实上，我们在定义类的时候，忘记了定义 __init__() 这个函数，正确的定义方法应该是这样的：

#定义一个中国人的类
class Chinese:
 #共同的特征
 country='China'
 #初始化
 def __init__(self,name,age):
 self.name=name #每个对象都有自己的名字
 self.age=age #每个对象都有自己的年龄
 #共同的技能
 def talk(self):
 print('is talking Chinese')
 def eat(self):
 print('is eating Chinese food')
#实例化的方式产生一个对象
p1=Chinese('zhang',18)

类名加括号就是实例化，实例化就会自动触发__init__ 函数运行，可以用它来为每个对象定制自己的特征

我们在定义__init__函数的时候，括号里有三个参数，但是我们实例化调用的时候却只传了两个值，为什么不报错呢？这是因为self的作用就是：实例化的时候，自动将对象本身传给__init__函数的第一个参数，当然self只是个名字了。

注意：这种自动传值的机制只是在实例化的时候才会体现，类除了实例化还有一种作用就是属性引用，方法是类名.属性

从上面报错的代码可以看出，属性引用的时候，没有自动传值这回事，如果是类调用类里面的方法，需要手动把类当作参数传给它

Chinese.talk(Chinese)

我们学过名称空间的概念，定义一个变量，或者定义一个函数都会在内存中开辟一块内存空间，类里面也有定义变量（数据属性），定义函数（函数属性），他们也有名称空间，可以通过.__dict__的方法查看

p1=Chinese('zhang',18)
print(Chinese.__dict__)
#{'__module__': '__main__', 'country': 'China', '__init__': <function Chinese.__
# init__ at 0x000002187F35D158>, 'talk': <function Chinese.talk at 0x000002187F35D1E0>, 
# 'eat': <function Chinese.eat at 0x000002187F35D268>, '__
# dict__': <attribute '__dict__' of 'Chinese' objects>,
# '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Chinese' objects>, '__doc__': None}
print(p1.__dict__)
#{'name': 'zhang', 'age': 18}

通过上面代码显示的结果我们知道了，打印实例化后的对象的名称空间，只显示自己特有的属性，如果想要找到和其他对象共有的属性，就要去类的名称空间里面去找

还有一个问题，对象的名称空间中没有函数属性，当然也是去类里面找，但是不同对象指定的函数，是一个函数吗

p1=Chinese('zhang',18)
p2=Chinese('li',19)
print(Chinese.talk)#<function Chinese.talk at 0x000001B8A5B7D1E0>
print(p1.talk) #<bound method Chinese.talk of <__main__.Chinese object at 0x000001B8A5B7BD68
print(p2.talk) #<bound method Chinese.talk of <__main__.Chinese object at 0x000001B8A5B7BDA0

可以看到，并不是，他们的内存地址都不一样。而且注意bound method，是绑定方法

对象本身只有数据属性，但是Python的class机制将类的函数也绑定到对象上，称为对象的方法，或者叫绑定方法。绑定方法唯一绑定一个对象，同一个类的方法绑定到不同的对象上，属于不同的方法。我们可以验证一下：

当用到这个函数时：类调用的是函数属性，既然是函数，就是函数名加括号，有参数传参数

而对象用到这个函数时，对象没有函数属性，他是绑定方法，绑定方法怎么用呢，也是直接加括号，但不同的是，绑定方法会默认把对象自己作为第一个参数

class Chinese:
 country='China'
 def __init__(self,name,age):
 self.name=name 
 self.age=age 
 def talk(self):
 print('%s is talking Chinese'%self.name)
 def eat(self):
 print('is eating Chinese food')

p1=Chinese('zhang',18)
p2=Chinese('li',19)
Chinese.talk(p1) #zhang is talking Chinese
p1.talk()  #zhang is talking Chinese

只要是绑定方法，就会自动传值！其实我们以前就接触过这个，在python3中，类型就是类。数据类型如list,tuple,set,dict这些，实际上也都是类，我们以前用的方法如l1.append(3),还可以这样写：l1.append(l1,3)

继承与派生

我们已经说过，Python中一切皆对象。我们从对象中抽取了共同特征和技能，得到了类的概念。类与类之间也有共同特征，我们可以从有共同特征和技能的类中提取共同的技能和特征，叫做父类。

比如老师和学生，都有名字，年纪，生日，性别等等，都会走，说话，吃饭。。。我们就可以从老师和学生中总结出来一个‘人'类，称为父类，那老师和学生就是‘人'类的子类，子类继承父类，就有了父类的特征和方法。

继承是一种什么‘是'什么的关系，继承是一种产生新类的方法，当然目的也是为了减少代码重用。

继承的基本形式是：

class People:
 pass
class Student(People):#People称为基类或者父类
 pass

1.在Python中支持多继承，一个子类可以继承多个父类

我们可以通过__bases__的方法查看继承的所有父类，会返回一个元组。　

class People:
 pass
class Animals:
 pass
class Student(People,Animals):
 pass

print(Student.__bases__)#(<class '__main__.People'>, <class '__main__.Animals'>)
print(People.__bases__)#(<class 'object'>,)

可以看到，在People父类中，默认也继承了一个object类，这就是新式类和经典类的区别：

凡是继承了object类的类及其子类，都称为新式类，没有继承object类的类，称为经典类。

在Python 3中，默认就是新式类，而在Python2.X中，默认都是是经典类

继承怎么减少代码呢？看例子

class People:
 def __init__(self,name,age):
 self.name=name
 self.age=age
 def walk(self):
 print('%s is walkig'%self.name)
class Teacher(People):
 def __init__(self,name,age,level):
 People.__init__(self,name,age)
 self.level=level
t1=Teacher('zhang',18,10)
print(t1.level) #10
print(t1.name) #zhang  子类可以用父类定义的属性
t1.walk() #zhang is walking 子类无需定义就可以用父类的方法
print(issubclass(Teacher,People)) #True查看Teacher类是不是People类的子类

从上面的例子中可以看到,Teacher类继承了父类People类，但是Teacher又有自己特有的属性level，子类也可以定义自己独有的方法，甚至可以和父类的方法重名，但是执行时会以子类定义的为准。

这就叫做派生

2.组合

继承是解决什么‘是'什么的问题，那还有一种场景就是什么有什么，比如老师有生日，学生也有生日，生日有年月日这些属性，如果每个类都写的话，又是重复代码。但是又不能让学生和老师继承生日类。这时就用到了组合。组合就是解决什么‘有'什么的问题。看例子

class Date:
 def __init__(self,year,mon,day):
 self.year=year
 self.mon=mon
 self.day=day
 def tell_birth(self):
 print('出生于%s年%s月%s日'%(self.year,self.mon,self.day))

class Teacher:
 def __init__(self,name,age,year,mon,day):
 self.name=name
 self.age=age
 self.birth=Date(year,mon,day)
t=Teacher('egon',19,2010,10,10)
print(t.birth)  #<__main__.Date object at 0x0000017E559380F0>
t.birth.tell_birth() #出生于2010年10月10日

什么？嫌参数太多？*args学过吧，你高兴就好

class Date:
 def __init__(self,year,mon,day):
 self.year=year
 self.mon=mon
 self.day=day
 def tell_birth(self):
 print('出生于%s年%s月%s日'%(self.year,self.mon,self.day))
class Teacher:
 def __init__(self,name,age,*args):
 self.name=name
 self.age=age
 self.birth=Date(*args)
t=Teacher('egon',19,2010,10,10)
print(t.birth)  #<__main__.Date object at 0x0000017E559380F0>
t.birth.tell_birth() #出生于2010年10月10日

3.抽象类与接口

继承有两种用途：

1.代码重用，子类继承父类的方法
2.声明某个子类兼容于某父类，定义一个接口类Interface，接口类中定义了一些接口名（就是函数名）且并未实现接口的功能，子类继承接口类，并且实现接口中的功能

需要注意的是，Python中并没有接口的关键字，我们只能是模仿接口的功能

比如在 Python中，一切皆文件嘛，那程序是文件，硬件是文件，文本文档也是文件，我们知道什么叫文件呢，就是能读能写，那程序，文本文档这些，都应该有读和写的功能，我们来模拟一下

class Interface:
 def read(self):
 pass
 def write(self):
 pass
class Txt(Interface):
 def read(self):
 print('文本文档的读取方式')
 def write(self):
 print('文本文档的写入方式')
class Sata(Interface):
 def read(self):
 print('硬盘文件的读取方式')
 def write(self):
 print('硬盘文件的写入方式')
class process(Interface):
 def read(self):
 print('进程数据的读取方式')
 def write(self):
 print('进程数据的写入方式')

这么做的意义就是：我们不需要知道子类有什么具体的方法，既然他们继承了文件类，那他们就是文件，那他们就有读和写这两个功能

父类限制了子类子类必须有read和write这两个方法，而且名字也必须一样（当然现在只是我们主观上的限制，一会我们说完抽象类，就可以从代码级别上限制了），这样就实现了统一，模拟了接口的概念，这就是归一化设计。在归一化设计中，只要是基于一个接口设计的类，那么所有的这些类实例化出来的对象，在用法上是一样的

我们再来说一下抽象类：

Python中的抽象类需要导入一个模块来实现。抽象类只能被继承，不能被实现

抽象类的写法：

import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta):
 @abc.abstractmethod
 def read(self):
 pass
 @abc.abstractmethod
 def write(self):
 pass
#父类使用了抽象类，那子类就必须继承父类的方法，而且名字也必须一样
#这样就实现了代码级别的限制

class Txt(File):
 def read(self):
 print('文本文档的读取方式')
 def write(self):
 print('文本文档的写入方式')

继承原理：

当我们定义一个类后，Python就会根据上面的继承规律解析出一个继承顺序的列表（MRO列表），可以通过mro()查看，但是这个方法只有在新式类中才有，经典类没有

super()方法

我们之前用继承是怎么用的来着，

class Parent(object):
 def __init__(self,name,age):
 self.name=name
 self.age=age

class Child(Parent):
 def __init__(self,name,age,salary):
 Parent.__init__(self,name,age,salary)
 self.salary=salary

这其实是和继承没啥关系的写法，如果父类名字改了，在子类中也要改，更优雅的写法是用super()

class Parent(object):
 def __init__(self,name,age):
 self.name=name
 self.age=age

class Child(Parent):
 def __init__(self,name,age,salary):
 super().__init__(name,age)
 self.salary=salary

这是python3中的写法，如果是python2，super后面的括号里要写（Child,self）

注意：super()方法只适用于新式类

如果是多继承的关系，就用到mro列表，如果就是要继承多个父类的方法，那就还是乖乖的用以前指名道姓的方法引用

看完这篇，可以继续参阅：

Python面向对象编程基础解析（二）

总结

以上就是本文关于Python面向对象编程基础解析的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：Python探索之ModelForm代码详解、Python_LDA实现方法详解等，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！

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