Python面向对象编程,一文看懂!

2023年 7月 12日 28.4k 0

类(Class)与对象(Object)

类(Class)是用来描述具有相同属性(Attribute)和方法(Method)对象的集合。对象(Object)是类(Class)的具体实例。比如学生都有名字和分数,他们有着共同的属性。这时我们就可以设计一个学生类, 用于记录学生的名字和分数,并自定义方法打印出他们的名字和方法。

属性(Attribute): 类里面用于描述所有对象共同特征的变量或数据。比如学生的名字和分数。

方法(Method): 类里面的函数,用来区别类外面的函数, 用来实现某些功能。比如打印出学生的名字和分数。

要创建一个类我们需要使用关键词class. 这个学生类Student看上去应该是这样的:

# 创建一个学生类 class Student:

# 定义学生属性,初始化方法 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score)) 在这个案例中,我们只定义了一个抽象的类,电脑并没有创建什么存储空间。只有当我们完成类的实例化(Instance)时,电脑才会创建一个具体的对象(Object),并为之分配存储空间。所以对象(Object)是类(Class)的一个实例。

要创建一个具体的学生对象(Object),我们还需要输入:

student1 = Student("John", 100) student2 = Student("Lucy", 99) 在这个案例中,Student是类,student1和student2是我们创建的具体的学生对象。当我们输入上述代码时,Python会自动调用默认的__init__初始构造函数来生成具体的对象。关键字self是个非常重要的参数,代表创建的对象本身。

当你创建具体的对象后,你可以直接通过student1.name和student1.score来分别获取学生的名字和分数,也可以通过student1.show()来直接打印学生的名字和分数。

类变量(class variables)与实例变量(instance variables)

假设我们需要在Student类里增加一个计数器number,每当一个新的学生对象(Object)被创建时,这个计数器就自动加1。由于这个计数器不属于某个具体学生,而属于Student类的,所以被称为类变量(class variables)。而姓名和分数属于每个学生对象的,所以属于实例变量(instance variables),也被称为对象变量(object variables)。

这个新Student类看上去应该是这样的:

# 创建一个学生类 class Student:

# number属于类变量,定义在方法外,不属于具体实例 number = 0

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量,定义在方法里 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score # 注意:此处有错误 number = number + 1

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score)) 类变量和实例变量的区别很大,访问方式也也不一样。

类变量:类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。访问或调用类变量的正确方式是类名.变量名或者self.__class__.变量名。self.__class__自动返回每个对象的类名。

实例变量:定义在方法中的变量,属于某个具体的对象。访问或调用实例变量的正确方式是对象名.变量名或者self.变量名.

注意到上述Student类有个错误没? 我们试图直接使用number = number + 1调用属于类的变量number。正确的方式是使用Student.number或self.__class__.number访问属于类的变量。下面的代码才是正确的:

# 创建一个学生类 class Student:

# number属于类变量,不属于某个具体的学生实例 number = 0

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score Student.number = Student.number + 1

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))

# 实例化,创建对象 student1 = Student("John", 100) student2 = Student("Lucy", 99)

print(Student.number) # 打印2 print(student1.__class__.number) # 打印2 类方法(Class method)

正如同有些变量只属于类,有些方法也只属于类,不属于具体的对象。你有没有注意到属于对象的方法里面都有一个self参数, 比如__init__(self), show(self)? self是指对象本身。属于类的方法不使用self参数, 而使用参数cls,代表类本身。另外习惯上对类方法我们会加上@classmethod的修饰符做说明。

同样拿Student为例子,我们不用print函数打印出已创建学生对象的数量,而是自定义一个类方法来打印,我们可以这么做:

class Student:

# number属于类变量,不属于某个具体的学生实例 number = 0

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score Student.number = Student.number + 1

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))

# 定义类方法,打印学生的数量 @classmethod def total(cls): print("Total: {0}".format(cls.number))

# 实例化,创建对象 student1 = Student("John", 100) student2 = Student("Lucy", 99)

Student.total() # 打印 Total: 2 静态方法(Static method)

一个类中除了可能包含通过self参数绑定的属于某个实例对象的方法,通过cls参数绑定的类方法,还可能包含一种静态的函数(static method), 它不需要包含self参数和cls参数。静态函数可以通过类名以及实例两种方法调用。你可以像普通函数一样使用它!

class Student:

# number属于类变量,不属于某个具体的学生实例 number = 0

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score Student.number = Student.number + 1

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))

# 定义类方法,打印学生的数量 @classmethod def total(cls): print("Total: {0}".format(cls.number))

# 定义静态方法, 无self或cls参数 @staticmethod def say(): print("I am a static method")

# 实例化,创建对象 student1 = Student("John", 100) student2 = Student("Lucy", 99) # 静态方法支持两种调用方式:类和实例

Student.say() # 打印 I am a static method. student1.say() # 打印 I am a static method 类的私有属性(private attribute)和私有方法(private method)

类里面的私有属性和私有方法以双下划线__开头。私有属性或方法不能在类的外部被使用或直接访问。我们同样看看学生类这个例子,把分数score变为私有属性,看看会发生什么。

# 创建一个学生类 class Student:

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量, 其中__score属于私有变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.__score = score

# 定义打印学生信息的方法 def show(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))

# 实例化,创建对象 student1 = Student("John", 100)

student1.show() # 打印 Name: John, Score: 100 student1.__score # 打印出错,该属性不能从外部访问。 如果你将score变成__score, 你将不能直接通过student1.__score获取该学生的分数。show()可以正常显示分数,是因为它是类里面的函数,可以访问私有变量。

私有方法是同样的道理。当我们把show()变成,__show()你将不能再通过student1.__show()打印出学生的名字和分数。值得注意的是私有方法必需含有self这个参数,且把它作为第一个参数。

在面向对象的编程中,通常情况下很少让外部类直接访问类内部的属性和方法,而是向外部类提供一些按钮,对其内部的成员进行访问,以保证程序的安全性,这就是封装。

@property的用法与神奇之处

在上述案例中用户不能用student1.__score方式访问学生分数,然而用户也就知道了__score是个私有变量。我们有没有一种方法让用户通过student1.score来访问学生分数而继续保持__score私有变量的属性呢?这时我们就可以借助python的@property装饰器了。我们可以先定义一个方法score(), 然后利用@property把这个函数伪装成属性。见下面例子:

# 创建一个学生类 class Student:

# 定义学生属性,初始化方法 # name和score属于实例变量, 其中score属于私有变量 def __init__(self, name, score): self.name = name self.__score = score

# 利用property装饰器把函数伪装成属性 @property def score(self): print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))

# 实例化,创建对象

student1 = Student("John", 100)

student1.score # 打印 Name: John. Score: 100

注意: 一旦给函数加上一个装饰器@property,调用函数的时候不用加括号就可以直接调用函数了

类的继承(Inheritance)

面向对象的编程带来的最大好处之一就是代码的重用,实现这种重用的方法之一是通过继承(Inheritance)。你可以先定义一个基类(Base class)或父类(Parent class),再按通过class 子类名(父类名)来创建子类(Child class)。这样子类就可以从父类那里获得其已有的属性与方法,这种现象叫做类的继承。

我们再看另一个例子,老师和学生同属学校成员,都有姓名和年龄的属性,然而老师有工资这个专有属性,学生有分数这个专有属性。这时我们就可以定义1一个学校成员父类,2个子类。

# 创建父类学校成员SchoolMember class SchoolMember:

def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age

def tell(self): # 打印个人信息 print('Name:"{}" Age:"{}"'.format(self.name, self.age), end=" ")

# 创建子类老师 Teacher class Teacher(SchoolMember):

def __init__(self, name, age, salary): SchoolMember.__init__(self, name, age) # 利用父类进行初始化 self.salary = salary

# 方法重写 def tell(self): SchoolMember.tell(self) print('Salary: {}'.format(self.salary))

# 创建子类学生Student class Student(SchoolMember):

def __init__(self, name, age, score): SchoolMember.__init__(self, name, age) self.score = score

def tell(self): SchoolMember.tell(self) print('score: {}'.format(self.score))

teacher1 = Teacher("John", 44, "$60000") student1 = Student("Mary", 12, 99)

teacher1.tell() # 打印 Name:"John" Age:"44" Salary: $60000 student1.tell() # Name:"Mary" Age:"12" score: 99

上述代码中,你注意到以下几点了吗?

在创建子类的过程中,你需要手动调用父类的构造函数__init__来完成子类的构造。

在子类中调用父类的方法时,需要加上父类的类名前缀,且需要带上self参数变量。比如SchoolMember.tell(self), 这个可以通过使用super关键词简化代码。

如果子类调用了某个方法(如tell())或属性,Python会先在子类中找,如果找到了会直接调用。如果找不到才会去父类找。这为方法重写带来了便利。

实际Python编程过程中,一个子类可以继承多个父类,原理是一样的。第一步总是要手动调用__init__构造函数。

super()关键字调用父类方法

在子类当中可以通过使用super关键字来直接调用父类的中相应的方法,简化代码。在下面例子中,学生子类调用了父类的tell()方法。super().tell()等同于SchoolMember.tell(self)。当你使用Python super()关键字调用父类方法时时,注意去掉括号里self这个参数。

# 创建子类学生Student class Student(SchoolMember):

def __init__(self, name, age, score): SchoolMember.__init__(self, name, age) self.score = score

def tell(self): super().tell() # 等同于 SchoolMember.tell(self) print('score: {}'.format(self.score)) 写到这里终于结束了。看完本文有没有拨云见日,茅塞顿开的感觉? 有的话请点赞或留言,多谢多谢! ———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「大江狗」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_42134789/article/details/120574230

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