Python基础之面向对象编程（二）

本篇文章主要介绍面向对象编程。

面向对象编程

几个定义

面向过程编程：围绕函数，编写能处理数据的代码块的编程方式。
类、对象：面向对象编程的两个主要方面。一个类（Class）能创建一种新的类型；对象（Object）是类的实例。可这样类比：你可拥有类型 int 的变量，也即，存储整数的变量是 int类的对象实例。
字段、方法和属性：从属于对象或类的变量叫字段（Field）；对象调用从属于类的函数实现某些功能，这些函数叫类的方法（Method）；字段和方法统称为累的属性（Attribute）。

Tips: 不同于静态语言，Python 中即使是整数也会被视为对象（int类的对象），同 Java 中装箱与拆箱概念颇为相似。

类和对象

最简单的类结构如下所示：

class Student(object):
    pass # 一个空的代码块

# 创建类对象实例
student = Student()
print(student)  
# 打印：<__main__.Student object at 0x101985f28>

*Tips: *

Python 中所有类均继承自 object；
Python 打印对象，默认可查看对象地址。Python 会在它找到的任何空间来存储对象。

类属性和实例属性

方法（Method）

Python 对比于 Java 类方法属性，有两个特殊点：

类中定义的所有方法，第一个参数必须是 self；相当于 Java 中的 this 引用；
_init_() 方法：在类的对象被实例化时立即运行；相当于 Java 中的构造方法。
Tips: Python中不存在方法的重载，方法的重载是对同一个方法使用可变参数来实现，这在后面函数参数这块会提到。

示例代码如下：

class Student(object):
    count = 0  # 类变量

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例变量
    
    def say_hi(self):
        print(r'Hello, I'm', self.name)
        
student = Student('Coral')  
student.say_hi()  
# 打印：Hello, I'm Coral

字段（Field）

Python 中字段有两种类型——类变量与对象变量，对比上述示例代码，两者的区别点如下图所示：

类变量和实例变量区别.png

因为 Python 是动态语言，可以给类创建的实例动态绑定属性，那么如何给实例绑定属性？如何给类绑定属性呢？

1）给实例绑定属性

通过在 _init_ 方法中给 self 绑定属性，这种属性所有对象实例均可访问；
直接给实例绑定，这种属性只适用于该实例，其他实例不能访问该属性。如：

student = Student('Coral')
# grade是给实例动态绑定的属性，name是通过 self绑定的属性
student.grade = 90 
print('{} grade = {} '.format(student.name, student.grade)) 

student2 = Student('Jane')
print(student2.grade)
# 这句会抛出：AttributeError: 'Student' object has no attribute 'grade'

2）给类绑定属性
要让同一个字段属性对所有实例均适用，除了 self 绑定，还可以适用类属性。

类属性，直接在 class 中定义属性，归整个 Student 类所有，如 count 字段。

Tips: 当实例属性和类属性同名时，实例属性优于类属性，也即，实力属性会覆盖类属性，所以在项目中要避免使用这种同名变量。

访问限制

Java 中有四种访问修饰符，Python 中并没有指定具体的访问修饰符，仅是按照一种约定的写法来，如下图所示：

访问限制.png

获取对象信息

在 Java 中通常会判断一个对象是什么类型，用 instanceOf 来判断，Python 中也有判断对象类型的方法，还可以获取对象拥有的属性和方法，这些都是 Python 内置的方法。常见的如下图所示：

获取对象信息方法.png

这里重点说下 isinstance() 方法，示例如下：

a = list() # a 是 list 类型
b = Animal() # b 是 Animal 类型
c = Dog()  # c 是 Dog 类型

# 1.判断一个变量是否是某个类型可以用 isinstance() 判断：
print('a is list:', isinstance(a, list))     # True
print('b is Animal:', isinstance(b, Animal)) # True
print('c is Dog:', isinstance(c, Dog))       # True
print('c is Animal:', isinstance(c, Animal)) # True

# 2. 能用 type() 判断的基本类型也可以用 isinstance() 判断：
print(isinstance('a', str))    # True
print(isinstance(123, int))    # True
print(isinstance(b'a', bytes)) # True

# 3. 另外，isinstance() 还可以判断一个变量是否是某些类型中的一种：
# 判断变量是否是 list 或 tuple.
def is_list_or_tuple(x):
    return isinstance(x, (list, tuple))

Tips: 区别于 type，对于 class 继承关系，不便使用 type();要判断 class 类型，使用 isinstance() 函数。因为 type() 只能返回对象本身的类型，比如 type(dog) != type(animal)，但是 isinstance(dog, Dog) = isinstance(dog, Animal)。

继承和多态

Python 中允许多继承，没有接口实现的概念。继承和多态总结点如下：

继承和多态.png

Python 中没有方法的重载，但是存在方法的覆盖，子类可以覆盖父类方法，也适用于运行时绑定传入的实例。

关于继承的几个问题

子类能否继承父类绑定的属性？（每个类通过 self 或者给实例动态绑定的属性都是该类实例独立拥有，跟子类没有任何关联？）
A: 子类不能继承父类中通过 self或者动态绑定的属性；
子类是否只能继承父类绑定的类属性？
A：子类能继承父类中的类属性，在操作该类属性时，使用 ChildClass.property 访问该类属性；
子类可以继承父类的所有方法？
A：Python 中方法没有访问限制符修饰；
每个类通过 self 或者给实例动态绑定的属性都是该类实例独立拥有，跟子类没有任何关联？
A：是。
子类和父类有同名的属性，优先使用哪个？（避免这种情况，直接继承使用父类的属性）
A：子类优先，但最好不要让子类属性和父类属性同名。
子类能否继承父类中 __xxx 隐藏属性？
A：这个可以看做是每个类通过 self 绑定的属性均属于本类所有，父类中通过 self 绑定的属性不管是否是隐藏属性，子类直接访问就会抛出：AttributeError: 'Dog' object has no attribute '_BaseClass__name' .