Black House

Python 面向对象(初级篇)

7/28/2017 Python

Python 面向对象基础部分

原文出处:  武沛齐 cnblog

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.

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
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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

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')
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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271420286872390

  • 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”*

# 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.

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271641407509817

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. 271653303446704

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

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

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.

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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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:

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
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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）

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. 272229566093488

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:

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272315068126604
  • 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. 272341313127410

272341553282314

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()
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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

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”.

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:

  1. 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
class SqlHelper:

  def __init__(self, host, user, pwd):

      self.host = host
      self.user = user
      self.pwd = pwd

  def 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
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  1. 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
   class Person:

    def __init__(self, name ,age ,blood_type):

        self.name = name
        self.age = age
        self.blood_type = blood_type

    def detail(self):
        temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
        print temp

zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
lisi = Person('李四', 73, 'AB')
yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
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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: *

425762-20150829133530437-321533636

*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: *

  1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
  2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self
Last Updated: 7/3/2019, 6:17:56 PM