[Python] 面向对象——初级篇
面向对象
转载地址：http://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/4493506.html
概述
- 面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码
- 函数式：将某功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅调用函数即可
- 面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强…”
面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。
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while
True：
if
cpu利用率
>
90
%
:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
if
硬盘使用空间
>
90
%
:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
if
内存占用
>
80
%
:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
|
随着时间的推移，开始使用了函数式编程，增强代码的重用性和可读性，就变成了这样
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def
发送邮件
(内容
)
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
while
True：
if
cpu利用率
>
90
%
:
发送邮件
(
'CPU报警'
)
if
硬盘使用空间
>
90
%
:
发送邮件
(
'硬盘报警'
)
if
内存占用
>
80
%
:
发送邮件
(
'内存报警'
)
|
今天我们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）
创建类和对象
面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，所以，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。
类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能
对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数
- class是关键字，表示类
- 创建对象，类名称后加括号即可
ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）
类中定义的函数叫做 “方法”
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# 创建类
class
Foo
:
def
Bar
(
self
)
:
print
'Bar'
def
Hello
(
self
,
name
)
:
print
'i am %s'
%
name
# 根据类Foo创建对象obj
obj
=
Foo
(
)
obj
.
Bar
(
)
#执行Bar方法
obj
.
Hello
(
'wupeiqi'
)
#执行Hello方法
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诶，你在这里是不是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便
- 面向对象：【创建对象】【通过对象执行方法】
- 函数编程：【执行函数】
观察上述对比答案则是肯定的，然后并非绝对，场景的不同适合其的编程方式也不同。
总结：函数式的应用场景 –> 各个函数之间是独立且无共用的数据
面向对象三大特性
面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。
一、封装
封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。
所以，在使用面向对象的封装特性时，需要：
- 将内容封装到某处
- 从某处调用被封装的内容
第一步：将内容封装到某处
self 是一个形式参数
当执行 obj1 = Foo(‘wupeiqi’, 18 ) 时，self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo(‘alex’, 78 ) 时，self 等于 obj2
所以，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来保存。
第二步：从某处调用被封装的内容
调用被封装的内容时，有两种情况：
- 通过对象直接调用
- 通过self间接调用
1、通过对象直接调用被封装的内容
上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名
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class
Foo
:
def
__init__
(
self
,
name
,
age
)
:
self
.
name
=
name
self
.
age
=
age
obj1
=
Foo
(
'wupeiqi'
,
18
)
print
obj1
.
name
# 直接调用obj1对象的name属性
print
obj1
.
age
# 直接调用obj1对象的age属性
obj2
=
Foo
(
'alex'
,
73
)
print
obj2
.
name
# 直接调用obj2对象的name属性
print
obj2
.
age
# 直接调用obj2对象的age属性
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2、通过self间接调用被封装的内容
执行类中的方法时，需要通过self间接调用被封装的内容
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class
Foo
:
def
__init__
(
self
,
name
,
age
)
:
self
.
name
=
name
self
.
age
=
age
def
detail
(
self
)
:
print
self
.
name
print
self
.
age
obj1
=
Foo
(
'wupeiqi'
,
18
)
obj1
.
detail
(
)
# Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wupeiqi ；self.age 是 18
obj2
=
Foo
(
'alex'
,
73
)
obj2
.
detail
(
)
# Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 alex ； self.age 是 78
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综上所述，对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。
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练习一：在终端输出如下信息
小明，
10岁，男，上山去砍柴
小明，
10岁，男，开车去东北
小明，
10岁，男，最爱大保健
老李，
90岁，男，上山去砍柴
老李，
90岁，男，开车去东北
老李，
90岁，男，最爱大保健
老张
.
.
.
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def
kanchai
(
name
,
age
,
gender
)
:
print
"%s,%s岁,%s,上山去砍柴"
%
(
name
,
age
,
gender
)
def
qudongbei
(
name
,
age
,
gender
)
:
print
"%s,%s岁,%s,开车去东北"
%
(
name
,
age
,
gender
)
def
dabaojian
(
name
,
age
,
gender
)
:
print
"%s,%s岁,%s,最爱大保健"
%
(
name
,
age
,
gender
)
kanchai
(
'小明'
,
10
,
'男'
)
qudongbei
(
'小明'
,
10
,
'男'
)
dabaojian
(
'小明'
,
10
,
'男'
)
kanchai
(
'老李'
,
90
,
'男'
)
qudongbei
(
'老李'
,
90
,
'男'
)
dabaojian
(
'老李'
,
90
,
'男'
)
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class
Foo
:
def
__init__
(
self
,
name
,
age
,
gender
)
:
self
.
name
=
name
self
.
age
=
age
self
.
gender
=
gender
def
kanchai
(
self
)
:
print
"%s,%s岁,%s,上山去砍柴"
%
(
self
.
name
,
self
.
age
,
self
.
gender
)
def
qudongbei
(
self
)
:
print
"%s,%s岁,%s,开车去东北"
%
(
self
.
name
,
self
.
age
,
self
.
gender
)
def
dabaojian
(
self
)
:
print
"%s,%s岁,%s,最爱大保健"
%
(
self
.
name
,
self
.
age
,
self
.
gender
)
xiaoming
=
Foo
(
'小明'
,
10
,
'男'
)
xiaoming
.
kanchai
(
)
xiaoming
.
qudongbei
(
)
xiaoming
.
dabaojian
(
)
laoli
=
Foo
(
'老李'
,
90
,
'男'
)
laoli
.
kanchai
(
)
laoli
.
qudongbei
(
)
laoli
.
dabaojian
(
)
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练习二：游戏人生程序
1、创建三个游戏人物，分别是：
苍井井，女，
18，初始战斗力
1000
东尼木木，男，
20，初始战斗力
1800
波多多，女，
19，初始战斗力
2500
2、游戏场景，分别：
草丛战斗，消耗
200战斗力
自我修炼，增长
100战斗力
多人游戏，消耗
500战斗力
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# -*- coding:utf-8 -*-
# ##################### 定义实现功能的类 #####################
class
Person
:
def
__init__
(
self
,
na
,
gen
,
age
,
fig
)
:
self
.
name
=
na
self
.
gender
=
gen
self
.
age
=
age
self
.
fight
=
fig
def
grassland
(
self
)
:
"""注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""
self
.
fight
=
self
.
fight
-
200
def
practice
(
self
)
:
"""注释：自我修炼，增长100战斗力"""
self
.
fight
=
self
.
fight
+
200
def
incest
(
self
)
:
"""注释：多人游戏，消耗500战斗力"""
self
.
fight
=
self
.
fight
-
500
def
detail
(
self
)
:
"""注释：当前对象的详细情况"""
temp
=
"姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"
%
(
self
.
name
,
self
.
gender
,
self
.
age
,
self
.
fight
)
print
temp
# ##################### 开始游戏 #####################
cang
=
Person
(
'苍井井'
,
'女'
,
18
,
1000
)
# 创建苍井井角色
dong
=
Person
(
'东尼木木'
,
'男'
,
20
,
1800
)
# 创建东尼木木角色
bo
=
Person
(
'波多多'
,
'女'
,
19
,
2500
)
# 创建波多多角色
cang
.
incest
(
)
#苍井空参加一次多人游戏
dong
.
practice
(
)
#东尼木木自我修炼了一次
bo
.
grassland
(
)
#波多多参加一次草丛战斗
#输出当前所有人的详细情况
cang
.
detail
(
)
dong
.
detail
(
)
bo
.
detail
(
)
cang
.
incest
(
)
#苍井空又参加一次多人游戏
dong
.
incest
(
)
#东尼木木也参加了一个多人游戏
bo
.
practice
(
)
#波多多自我修炼了一次
#输出当前所有人的详细情况
cang
.
detail
(
)
dong
.
detail
(
)
bo
.
detail
(
)
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二、继承
继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子可以继承父的内容。
例如：
猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我们要分别为猫和狗创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能，如下所示：
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class
猫：
def
喵喵叫
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
def
吃
(
self
)
:
# do something
def
喝
(
self
)
:
# do something
def
拉
(
self
)
:
# do something
def
撒
(
self
)
:
# do something
class
狗：
def
汪汪叫
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
def
吃
(
self
)
:
# do something
def
喝
(
self
)
:
# do something
def
拉
(
self
)
:
# do something
def
撒
(
self
)
:
# do something
|
上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能，而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：
动物：吃、喝、拉、撒
猫：喵喵叫（猫继承动物的功能）
狗：汪汪叫（狗继承动物的功能）
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class
动物
:
def
吃
(
self
)
:
# do something
def
喝
(
self
)
:
# do something
def
拉
(
self
)
:
# do something
def
撒
(
self
)
:
# do something
# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class
猫
(动物
)：
def
喵喵叫
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class
狗
(动物
)：
def
汪汪叫
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
|
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class
Animal
:
def
eat
(
self
)
:
print
"%s 吃 "
%
self
.
name
def
drink
(
self
)
:
print
"%s 喝 "
%
self
.
name
def
shit
(
self
)
:
print
"%s 拉 "
%
self
.
name
def
pee
(
self
)
:
print
"%s 撒 "
%
self
.
name
class
Cat
(
Animal
)
:
def
__init__
(
self
,
name
)
:
self
.
name
=
name
self
.
breed
＝
'猫'
def
cry
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
class
Dog
(
Animal
)
:
def
__init__
(
self
,
name
)
:
self
.
name
=
name
self
.
breed
＝
'狗'
def
cry
(
self
)
:
print
'汪汪叫'
# ######### 执行 #########
c1
=
Cat
(
'小白家的小黑猫'
)
c1
.
eat
(
)
c2
=
Cat
(
'小黑的小白猫'
)
c2
.
drink
(
)
d1
=
Dog
(
'胖子家的小瘦狗'
)
d1
.
eat
(
)
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所以，对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。
注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过 派生类 和 基类 ，他们与子类和父类只是叫法不同而已。
学习了继承的写法之后，我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：
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class
Animal
:
def
eat
(
self
)
:
print
"%s 吃 "
%
self
.
name
def
drink
(
self
)
:
print
"%s 喝 "
%
self
.
name
def
shit
(
self
)
:
print
"%s 拉 "
%
self
.
name
def
pee
(
self
)
:
print
"%s 撒 "
%
self
.
name
class
Cat
(
Animal
)
:
def
__init__
(
self
,
name
)
:
self
.
name
=
name
self
.
breed
＝
'猫'
def
cry
(
self
)
:
print
'喵喵叫'
class
Dog
(
Animal
)
:
def
__init__
(
self
,
name
)
:
self
.
name
=
name
self
.
breed
＝
'狗'
def
cry
(
self
)
:
print
'汪汪叫'
# ######### 执行 #########
c1
=
Cat
(
'小白家的小黑猫'
)
c1
.
eat
(
)
c2
=
Cat
(
'小黑的小白猫'
)
c2
.
drink
(
)
d1
=
Dog
(
'胖子家的小瘦狗'
)
d1
.
eat
(
)
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那么问题又来了，多继承呢？
- 是否可以继承多个类
- 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？
1、Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类
2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先
- 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
- 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找
经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推荐的写法，从写法上区分的话，如果 当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。
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class
D
:
def
bar
(
self
)
:
print
'D.bar'
class
C
(
D
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'C.bar'
class
B
(
D
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'B.bar'
class
A
(
B
,
C
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'A.bar'
a
=
A
(
)
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a
.
bar
(
)
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class
D
(
object
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'D.bar'
class
C
(
D
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'C.bar'
class
B
(
D
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'B.bar'
class
A
(
B
,
C
)
:
def
bar
(
self
)
:
print
'A.bar'
a
=
A
(
)
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a
.
bar
(
)
|
经典类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
新式类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
注意：在上述查找过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
三、多态
Pyhon不支持多态并且也用不到多态，多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。
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class
F1
:
pass
class
S1
(
F1
)
:
def
show
(
self
)
:
print
'S1.show'
class
S2
(
F1
)
:
def
show
(
self
)
:
print
'S2.show'
# 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法，又可以执行S2对象的show方法，所以，定义了一个S1和S2类的父类
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象
def
Func
(
F1
obj
)
:
"""Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
print
obj
.
show
(
)
s1_obj
=
S1
(
)
Func
(
s1_obj
)
# 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show
s2_obj
=
S2
(
)
Func
(
s2_obj
)
# 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show
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class
F1
:
pass
class
S1
(
F1
)
:
def
show
(
self
)
:
print
'S1.show'
class
S2
(
F1
)
:
def
show
(
self
)
:
print
'S2.show'
def
Func
(
obj
)
:
print
obj
.
show
(
)
s1_obj
=
S1
(
)
Func
(
s1_obj
)
s2_obj
=
S2
(
)
Func
(
s2_obj
)
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总结
以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：
- 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
- 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
- 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
- 面向对象三大特性：封装、继承和多态
问答专区
问题一：什么样的代码才是面向对象？
答：从简单来说，如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现，那么就是面向对象编程了。
问题二：函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？
答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。
所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用
面向对象的应用场景:
- 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
123456789101112131415161718192021222324252627class SqlHelper :def __init__ ( self , host , user , pwd ) :self . host = hostself . user = userself . pwd = pwddef 增 ( self ) :# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 删 ( self ) :# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 改 ( self ) :# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 查 ( self ) :# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接# do something
- 需要创建多个事物，每个事物属性个数相同，但是值的需求
如：张三、李四、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同
123456789101112131415class Person :def __init__ ( self , name , age , blood_type ) :self . name = nameself . age = ageself . blood_type = blood_typedef detail ( self ) :temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % ( self . name , self . age , self . blood_type )print tempzhangsan = Person ( '张三' , 18 , 'A' )lisi = Person ( '李四' , 73 , 'AB' )yangwu = Person ( '杨五' , 84 , 'A' )
问题三：类和对象在内存中是如何保存？
答：类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份，大致如下图：
如上图所示，根据类创建对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值之外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。
当通过 obj1 执行 【方法一】 时，过程如下：
- 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
- 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self