Python学习笔记：面向对象编程

Python学习笔记：面向对象编程

学自廖雪峰巨佬的Python3教程：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/0014318645694388f1f10473d7f416e9291616be8367ab5000

1.在Python中，所有数据类型都可以视为对象，自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（class）的概念，对象有属性和方法。定义类是通过class关键字，class后面紧跟类名，即Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示是从哪个类继承下来的，如果没有合适的继承类，就使用object万类之王。定义好了Student类，就可以实例化对象。

class Student(object):
    pass

>>> bart = Student()
>>> bart
<__main__.Student object at 0x10a67a590>
>>> Student

可以看到at后面跟的是内存地址

可以自由的给一个实例变量绑定属性，也可以在创建实例的时候，通过__init__把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去（类似于java里的构造方法），注意__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self，因为self指向实例本身

>>> bart.name = 'Bart Simpson'
>>> bart.name
'Bart Simpson'

class Student(object):

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

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.name
'Bart Simpson'
>>> bart.score
59

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装，可以把属性和方法封装在类的内部，如访问数据的函数。封装是为了易于调用，同时隐藏内部实现细节，还有另一个好处就是

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))

2.如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量，只有内部可以访问，外部不能访问

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))

现在已经无法使用实例变量.__name的方式来访问name属性了，这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态，这样通过访问限制的保护，代码更加健壮。

如果外部代码要获取和设置这name属性，可以加上getter和setter方法，而且在这两个方法中还可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

class Student(object):
    ...

    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')

双下划线开头、双下划线结尾的变量是Python的特殊变量，是可以直接访问的，不是private变量，因此不能使用这样的变量名。

本质上也不是没有办法从外部访问内部私有变量，可以用_类名__私有变量名的方式来访问，但是，别做坏事好吧

代码如下：

class Student(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.__name = name
        self.__gender = gender

    def get_gender(self):
        return self.__gender

    def set_gender(self, gender):
        self.__gender = gender

3.当定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类，而被继承的class称为基类、父类或超类。子类会获得父类的全部方法，可以对子类增加方法，可以override父类的方法（实现多态）。

在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类，但是反过来就不行

要理解多态的好处，可以看这么个例子

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...

会发现，新增一个Animal的子类，不必对run_twice()做任何修改，实际上，任何依赖父类Animal作为参数的函数或方法都可以不加修改的正常运行，当传入Dog、Cat、Tortoise时，只需要接收Animal类型就可以了，由于Animal类型有run()方法，因此传入的任意类型只要是Animal类或子类，就会自动调用实际类型的run()方法

开闭原则：对扩展开放，允许新增Animal子类；对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的run_twice等函数

对于静态语言（例如Java）来说，如果需要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则将无法调用run()方法；但对于Python这样的动态语言来说，则不一定需要传入Animal类型，我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了，这就是动态语言的鸭子类型，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。

Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。但是，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。

4.一般来说，可以使用type()函数来判断基本类型，还可以判断指向函数或类的变量，但如果要判断一个对象是否是函数，则需要使用types模块中定义的常量

>>> import types
>>> def fn():
...     pass
...
>>> type(fn)==types.FunctionType
True
>>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
True
>>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
True
>>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
True

对于class的继承关系来说，使用type()就很不方便，因此可以使用isinstance()函数，参数为isinstance(var_name,calss_name)，能用type()判断的基本类型也可以用isinstance()判断，因此优先使用后者

使用dir()函数可以获得一个对象的所有属性和方法，它返回一个包含字符串的list，如果我们自己写的类也想用len()方法的话，就在类里写一个__len__方法就可以了，getattr(obj,property)用于获取对象属性和方法，还可以把获取到的熟悉感和方法赋值给变量；setattr(obj,property,value)用于设置对象属性；hasattr(obj,property)用于判断对象是否拥有某个属性或方法

>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗？
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
False
>>> setattr(obj, 'y', 19) # 设置一个属性'y'
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
True
>>> getattr(obj, 'y') # 获取属性'y'
19
>>> obj.y # 获取属性'y'
19

5.由于Python是动态语言，根据类创建你的实例可以任意绑定属性。如果Student类本身需要绑定一个属性呢？可以直接在class中定义属性，这种属性是类属性，归Student类所有，但类的所有实例都可以访问到。

>>> class Student(object):
...     name = 'Student'
...
>>> s = Student() # 创建实例s
>>> print(s.name) # 打印name属性，因为实例并没有name属性，所以会继续查找class的name属性
Student
>>> print(Student.name) # 打印类的name属性
Student
>>> s.name = 'Michael' # 给实例绑定name属性
>>> print(s.name) # 由于实例属性优先级比类属性高，因此，它会屏蔽掉类的name属性
Michael
>>> print(Student.name) # 但是类属性并未消失，用Student.name仍然可以访问
Student
>>> del s.name # 如果删除实例的name属性
>>> print(s.name) # 再次调用s.name，由于实例的name属性没有找到，类的name属性就显示出来了
Student

从上面的例子可以看出，在编写程序的时候，千万不要对实例属性和类属性使用相同的名字，因为相同名称的实例属性将屏蔽掉类属性，但是当你删除实例属性后，再使用相同的名称，访问到的将是类属性。

代码如下：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-


class Student(object):
    count = 0

    def __init__(self, name):
        self.__name = name
        Student.count += 1


# 测试:
if Student.count != 0:
    print('测试失败!')
else:
    bart = Student('Bart')
    if Student.count != 1:
        print('测试失败!')
    else:
        lisa = Student('Bart')
        if Student.count != 2:
            print('测试失败!')
        else:
            print('Students:', Student.count)
            print('测试通过!')