Python3 面向對象
Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創建一個類和對象是很容易的。本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。
如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那你可能需要先了解一些面向對象語言的一些基本特征，在頭腦里頭形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助於你更容易的學習Python的面向對象編程。
接下來我們先來簡單的了解下面向對象的一些基本特征。
面向對象技術簡介
- 類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
- 類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。
- 數據成員：類變量或者實例變量用於處理類及其實例對象的相關的數據。
- 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。
- 實例變量：定義在方法中的變量，只作用於當前實例的類。
- 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，素以Dog也是一個Animal。
- 實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
- 方法：類中定義的函數。
- 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。
和其它編程語言相比，Python 在盡可能不增加新的語法和語義的情況下加入了類機制。
python3 類創建
面向對象編程是一種編程方式，此編程方式的落地需要使用 “類” 和 “對象” 來實現，所以，面向對象編程其實就是對 “類” 和 “對象” 的使用。
類就是一個模板，模板里可以包含多個函數，函數里實現一些功能
對象則是根據模板創建的實例，通過實例對象可以執行類中的函數
誒，你在這里是不是有疑問了？使用函數式編程和面向對象編程方式來執行一個“方法”時函數要比面向對象簡便
- 面向對象：【創建對象】【通過對象執行方法】
- 函數編程：【執行函數】
觀察上述對比答案則是肯定的，然后並非絕對，場景的不同適合其的編程方式也不同。
總結：函數式的應用場景 --> 各個函數之間是獨立且無共用的數據
面向對象三大特性
面向對象的三大特性是指：封裝、繼承和多態。
一、封裝
封裝，顧名思義就是將內容封裝到某個地方，以后再去調用被封裝在某處的內容。
所以，在使用面向對象的封裝特性時，需要：
- 將內容封裝到某處
- 從某處調用被封裝的內容
self 是一個形式參數，當執行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 時，self 等於 obj1
當執行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 時，self 等於 obj2
所以，內容其實被封裝到了對象 obj1 和 obj2 中，每個對象中都有 name 和 age 屬性，在內存里類似於下圖來保存。
第二步：從某處調用被封裝的內容
第二步：從某處調用被封裝的內容
調用被封裝的內容時，有兩種情況：
- 通過對象直接調用
- 通過self間接調用
1、通過對象直接調用被封裝的內容
上圖展示了對象 obj1 和 obj2 在內存中保存的方式，根據保存格式可以如此調用被封裝的內容：對象.屬性名
2、通過self間接調用被封裝的內容
執行類中的方法時，需要通過self間接調用被封裝的內容
class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def detail(self): print(self.name) print(self.age) obj1 = Foo('chengd', 18) obj1.detail() # Python默認會將obj1傳給self參數，即：obj1.detail(obj1)，所以，此時方法內部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 chengd ；self.age 是 18 obj2 = Foo('python', 99) obj2.detail() # Python默認會將obj2傳給self參數，即：obj1.detail(obj2)，所以，此時方法內部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 python ； self.age 是 99x 執行結果：
綜上所述，對於面向對象的封裝來說，其實就是使用構造方法將內容封裝到 對象 中，然后通過對象直接或者self間接獲取被封裝的內容。
| 練習二：游戲人生程序 1、創建三個游戲人物，分別是：
2、游戲場景，分別：
# -*- coding:utf-8 -*- # ##################### 定義實現功能的類 ##################### class Person: def __init__(self, na, gen, age, fig): self.name = na self.gender = gen self.age = age self.fight =fig def grassland(self): """注釋：草叢戰斗，消耗200戰斗力""" self.fight = self.fight - 200 def practice(self): """注釋：自我修煉，增長100戰斗力""" self.fight = self.fight + 200 def incest(self): """注釋：多人游戲，消耗500戰斗力""" self.fight = self.fight - 500 def detail(self): """注釋：當前對象的詳細情況""" temp = "姓名:%s ; 性別:%s ; 年齡:%s ; 戰斗力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight) print temp # ##################### 開始游戲 ##################### cang = Person('蒼井井', '女', 18, 1000) # 創建蒼井井角色 dong = Person('東尼木木', '男', 20, 1800) # 創建東尼木木角色 bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 創建波多多角色 cang.incest() #蒼井空參加一次多人游戲 dong.practice()#東尼木木自我修煉了一次 bo.grassland() #波多多參加一次草叢戰斗 #輸出當前所有人的詳細情況 cang.detail() dong.detail() bo.detail() cang.incest() #蒼井空又參加一次多人游戲 dong.incest() #東尼木木也參加了一個多人游戲 bo.practice() #波多多自我修煉了一次 #輸出當前所有人的詳細情況 cang.detail() dong.detail() bo.detail() 游戲人生 |
二、繼承
繼承，面向對象中的繼承和現實生活中的繼承相同，即：子可以繼承父的內容。
例如：
貓可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我們要分別為貓和狗創建一個類，那么就需要為 貓 和 狗 實現他們所有的功能，如下所示：
class 貓： 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 偽代碼
上述代碼不難看出，吃、喝、拉、撒是貓和狗都具有的功能，而我們卻分別的貓和狗的類中編寫了兩次。如果使用 繼承 的思想，如下實現：
動物：吃、喝、拉、撒
貓：喵喵叫（貓繼承動物的功能）
狗：汪汪叫（狗繼承動物的功能）
class 動物: def 吃(self): # do something def 喝(self): # do something def 拉(self): # do something def 撒(self): # do something # 在類后面括號中寫入另外一個類名，表示當前類繼承另外一個類 class 貓(動物)： def 喵喵叫(self): print '喵喵叫' # 在類后面括號中寫入另外一個類名，表示當前類繼承另外一個類 class 狗(動物)： def 汪汪叫(self): print '喵喵叫' 偽代碼
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 ＝ '貓' 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' # ######### 執行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑貓') c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白貓') c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') d1.eat() 代碼實例
所以，對於面向對象的繼承來說，其實就是將多個類共有的方法提取到父類中，子類僅需繼承父類而不必一一實現每個方法。
注：除了子類和父類的稱謂，你可能看到過 派生類 和 基類 ，他們與子類和父類只是叫法不同而已。
學習了繼承的寫法之后，我們用代碼來是上述阿貓阿狗的功能：
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 ＝ '貓' 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' # ######### 執行 ######### c1 = Cat('小白家的小黑貓') c1.eat() c2 = Cat('小黑的小白貓') c2.drink() d1 = Dog('胖子家的小瘦狗') d1.eat() 代碼實例
那么問題又來了，多繼承呢？
- 是否可以繼承多個類
- 如果繼承的多個類每個類中都定了相同的函數，那么那一個會被使用呢？
1、Python的類可以繼承多個類，Java和C#中則只能繼承一個類
2、Python的類如果繼承了多個類，那么其尋找方法的方式有兩種，分別是：深度優先和廣度優先
下圖中B、C類繼承D類，A類繼承B、C類。
- 當類是經典類時，多繼承情況下，會按照深度優先方式查找
- 當類是新式類時，多繼承情況下，會按照廣度優先方式查找
經典類和新式類，從字面上可以看出一個老一個新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推薦的寫法，從寫法上區分的話，如果 當前類或者父類繼承了object類，那么該類便是新式類，否則便是經典類。
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() # 執行bar方法時 # 首先去A類中查找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中么有，則繼續去D類中找，如果D類中么有，則繼續去C類中找，如果還是未找到，則報錯 # 所以，查找順序：A --> B --> D --> C # 在上述查找bar方法的過程中，一旦找到，則尋找過程立即中斷，便不會再繼續找了 a.bar() 經典類多繼承
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() # 執行bar方法時 # 首先去A類中查找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中么有，則繼續去C類中找，如果C類中么有，則繼續去D類中找，如果還是未找到，則報錯 # 所以，查找順序：A --> B --> C --> D # 在上述查找bar方法的過程中，一旦找到，則尋找過程立即中斷，便不會再繼續找了 a.bar() 新式類多繼承
經典類：首先去A類中查找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中么有，則繼續去D類中找，如果D類中么有，則繼續去C類中找，如果還是未找到，則報錯
新式類：首先去A類中查找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中么有，則繼續去C類中找，如果C類中么有，則繼續去D類中找，如果還是未找到，則報錯
注意：在上述查找過程中，一旦找到，則尋找過程立即中斷，便不會再繼續找了
三、多態
Pyhon不支持Java和C#這一類強類型語言中多態的寫法，但是原生多態，其Python崇尚“鴨子類型”。
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' # 由於在Java或C#中定義函數參數時，必須指定參數的類型 # 為了讓Func函數既可以執行S1對象的show方法，又可以執行S2對象的show方法，所以，定義了一個S1和S2類的父類 # 而實際傳入的參數是：S1對象和S2對象 def Func(F1 obj): """Func函數需要接收一個F1類型或者F1子類的類型""" print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) # 在Func函數中傳入S1類的對象 s1_obj，執行 S1 的show方法，結果：S1.show s2_obj = S2() Func(s2_obj) # 在Func函數中傳入Ss類的對象 ss_obj，執行 Ss 的show方法，結果：S2.show Python偽代碼實現Java或C#的多態
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) Python “鴨子類型”
總結
以上就是本節對於面向對象初級知識的介紹，總結如下：
- 面向對象是一種編程方式，此編程方式的實現是基於對 類 和 對象 的使用
- 類 是一個模板，模板中包裝了多個“函數”供使用
- 對象，根據模板創建的實例（即：對象），實例用於調用被包裝在類中的函數
- 面向對象三大特性：封裝、繼承和多態
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學習永遠不晚。——高爾基
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