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已完成專題包括：

1我的施工計劃

2數字專題

3字符串專題

4列表專題

5流程控制專題

6編程風格專題

7函數使用專題

今天是面向對象編程的上篇：基礎專題

Python 面向對象編程

面向對象程序設計思想，首先思考的不是程序執行流程，它的核心是抽象出一個對象，然后構思此對象包括的數據，以及操作數據的行為方法。

本專題主要討論面向對象編程(OOP)的基礎和進階知識，實際開發模型中OOP的主要實踐，盡量使用最貼切的例子。

基礎專題

1 類定義

動物是自然界一個龐大的群體，以建模動物類為主要案例論述OOP編程。

Python語言創建動物類的基本語法如下，使用class關鍵字定義一個動物類：

class?Animal():pass

類里面可包括數據，如下所示的Animal類包括兩個數據：self.name和self.speed：

class?Animal():def?__init__(self,name,speed):self.name?=?name?#?動物名字self.speed?=?speed?#?動物行走或飛行速度

注意到類里面通過系統函數__init__為類的2個數據賦值，數據前使用self保留字。

self的作用是指名這兩個數據是實例上的，而非類上的。

同時注意到__init__方法的第一個參數也帶有self，所以也表明此方法是實例上的方法。

2 實例

理解什么是實例上的數據或方法，什么是類上的數據，需要先建立實例的概念，類的概念，如下：

#?生成一個名字叫加菲貓、行走速度8km/h的cat對象 cat?=?Animal('加菲貓',8)?

cat就是Animal的實例，也可以一次創建成千上百個實例，如下創建1000只蜜蜂：

bees?=?[Animal('bee'+str(i),5)?for?i?in?range(1000)]

總結：自始至終只使用一個類Animal，但卻可以創建出許多個它的實例，因此是一對多的關系。

實例創建完成后，下一步打印它看看：

In?[1]:?print(cat)??????????????????????????????????????????????????????????? <__main__.Animal?object?at?0x7fce3a596ad0>

結果顯示它是Animal對象，其實打印結果顯示實例屬性信息會更友好，那么怎么實現呢？

3 打印實例

只需重新定義一個系統(又稱為魔法)函數__str__ ，就能讓打印實例顯示的更加友好：

class?Animal():def?__init__(self,name,speed):self.name?=?name?#?動物名字self.speed?=?speed?#?動物行走或飛行速度def?__str__(self):return?'''Animal({0.name},{0.speed})?is?printedname={0.name}speed={0.speed}'''.format(self)

使用0.數據名稱的格式，這是類專有的打印格式。

現在再打印:

cat?=?Animal('加菲貓',8) print(cat)

打印信息如下:

Animal(加菲貓,8)?is?printedname=加菲貓speed=8

以上就是想要的打印格式，看到實例的數據值都正確。

4 屬性

至此，我們都稱類里的name和speed稱為數據，其實它們有一個專業名稱：屬性。

同時，上面還有一個問題我們沒有回答完全，什么是類上的屬性？

如下，在最新Animal類定義基礎上，再添加一個cprop屬性，它前面沒有self保留字：

class?Animal():cprop?=?"我是類上的屬性cprop"def?__init__(self,name,speed):self.name?=?name?#?動物名字self.speed?=?speed?#?動物行走或飛行速度def?__str__(self):return?'''Animal({0.name},{0.speed})?is?printedname={0.name}speed={0.speed}'''.format(self)

類上的屬性直接使用類便可引用：

In?[1]:?Animal.cprop??????????????????????????????????????????????????????????? Out[1]:?'我是類上的屬性cprop'

類上的屬性，實例同樣可以引用，并且所有的實例都共用此屬性值：

In?[1]:?cat?=?Animal('加菲貓',8) In?[2]:?cat.cprop?????????????????????????????????????????????????????????????? Out[2]:?'我是類上的屬性cprop'

Python作為一門動態語言，支持屬性的動態添加和刪除。

如下cat實例原來不存在color屬性，但是賦值時不光不會報錯，相反會直接將屬性添加到cat上：

cat.color?=?'grap'

那么，如何驗證cat是否有color屬性呢？使用內置函數hasattr：

In?[24]:?hasattr(cat,'color')?#?cat?已經有`color`屬性?????????????????????????? Out[24]:?True

但是注意：以上添加屬性方法僅僅為cat實例本身添加，而不會為其他實例添加：

In?[26]:?monkey?=?Animal('大猩猩',2)???????????????????????????????????????????? In?[27]:?hasattr(monkey,'color')????????????????????????????????????????????? Out[27]:?False

monkey實例并沒有color屬性，注意與__init__創建屬性方法的區別。

5 private,protected,public

像name和speed屬性，引用此實例的對象都能訪問到它們，如下：

#?模塊名稱：manager.pyimport?timeclass?Manager():def?__init__(self,animal):self.animal?=?animaldef?recordTime(self):self.__t?=?time.time()print('feeding?time?for?%s（行走速度為:%s）?is?%.0f'%(self.animal.name,self.animal.speed,self.__t))def?getFeedingTime(self):return?'%0.f'%(self.__t,)?

使用以上Manager類，創建一個cat實例，xiaoming實例引用cat:

cat?=?Animal('加菲貓',8) xiaoming?=??Manager(cat)?

xiaoming的recordTime方法引用里，引用了animal的兩個屬性name和speed:

In[1]:?xiaoming.recordTime()Out[1]:?feeding?time?for?加菲貓（行走速度為:8）?is?1595681304

注意看到self.__t屬性，它就是一個私有屬性，只能被Manager類內的所有方法引用，如被方法getFeedingTime方法引用。但是，不能被其他類引用。

如果我們連speed這個屬性也不想被其他類訪問，那么只需將self.speed修改為self.__speed:

同時Manager類的self.animal.speed修改為self.animal.__speed，再次調用下面方法時：

xiaoming.recordTime()

就會報沒有__speed屬性的異常，從而驗證了__speed屬性已經變為類內私有，不會暴露在外面。

總結：name屬性相當于java的public屬性，而__speed相當于java的private屬性。

下面在說繼承時，講解protected屬性，實際上它就是帶有1個_的屬性，它只能被繼承的類所引用。

6 繼承

上面已經講完了OOP三大特性中的封裝性，而繼承是它的第二大特性。子類繼承父類的所有public和protected數據和方法，極大提高了代碼的重用性。

如上創建的Animal類最新版本為：

class?Animal():cprop?=?"我是類上的屬性cprop"def?__init__(self,name,speed):self.name?=?name?#?動物名字self.__speed?=?speed?#?動物行走或飛行速度def?__str__(self):return?'''Animal({0.name},{0.__speed})?is?printedname={0.name}speed={0.__speed}'''.format(self)

現在有個新的需求，要重新定義一個Cat貓類，它也有name和speed兩個屬性，同時還有color和genre兩個屬性，打印時只需要打印name和speed兩個屬性就行。

因此，基本可以復用基類Animal，但需要修改__speed屬性為受保護(protected)的_speed屬性，這樣子類都可以使用此屬性，而外部還是訪問不到它。

綜合以上，Cat類的定義如下：

class?Cat(Animal):def?__init__(self,name,speed,color,genre):super().__init__(name,speed)self.color?=?color?self.genre?=?genre

首先使用super()方法找到Cat的基類Animal，然后引用基類的__init__方法，這樣復用基類的方法。

使用Cat類，打印時，又復用了基類的 __str__方法：

jiafeimao?=?Cat('加菲貓',8,'gray','CatGenre') print(jiafeimao)

打印結果：

Animal(加菲貓,8)?is?printedname=加菲貓speed=8

以上就是基本的繼承使用案例，繼承要求基類定義的數據和行為盡量標準、盡量精簡，以此提高代碼復用性。

7 多態

如果說OOP的封裝和繼承使用起來更加直觀易用，那么作為第三大特性的多態，在實踐中真正運用起來就不那么容易。有的讀者OOP編程初期，可能對多態的價值體會不深刻，甚至都已經淡忘它的存在。

那么問題就在：多態到底真的有用嗎？到底使用在哪些場景？

多態價值很大，使用場景很多，幾乎所有的系統或軟件，都能看到它的應用。這篇文章盡可能通過一個精簡的例子說明它的價值和使用方法。如果不用多態，方法怎么寫；使用多態，又是怎么寫。

為了一脈相承，做到一致性，仍然基于上面的案例，已經創建好的Cat類要有一個方法打印和返回它的爬行速度。同時需要再創建一個類Bird，要有一個方法打印和返回它的飛行速度；

如果不使用多態，為Cat類新增一個方法：

class?Cat(Animal):def?__init__(self,name,speed,color,genre):super().__init__(name,speed)self.color?=?color?self.genre?=?genre#?添加方法def?getRunningSpeed(self):print('running?speed?of?%s?is?%s'?%(self.name,?self._speed))return?self._speed

重新創建一個Bird類：

class?Bird(Animal):def?__init__(self,name,speed,color,genre):super().__init__(name,speed)self.color?=?color?self.genre?=?genre#?添加方法def?getFlyingSpeed(self):print('flying?speed?of?%s?is?%s'?%(self.name,?self._speed))return?self._speed

最后，上面創建的Manager類會引用Cat和Bird類，但是需要修改recordTime方法，因為Cat它是爬行的，Bird它是飛行的，所以要根據對象類型的不同做邏輯區分，如下所示：

#?模塊名稱：manager.pyimport?time from?animal?import?(Animal,Cat,Bird)class?Manager():def?__init__(self,animal):self.animal?=?animaldef?recordTime(self):self.__t?=?time.time()if?isinstance(self.animal,?Cat):print('feeding?time?for?%s?is?%.0f'%(self.animal.name,self.__t))self.animal.getRunningSpeed()if?isinstance(self.animal,Bird):print('feeding?time?for?%s?is?%.0f'%(self.animal.name,self.__t))self.animal.getFlyingSpeed()def?getFeedingTime(self):return?'%0.f'%(self.__t,)?

如果再來一個類，我們又得需要修改recordTime，再增加一個if分支，從軟件設計角度講，這種不斷破壞封裝的行為不可取。

但是，使用多態，就可以保證recordTime不被修改，不必寫很多if分支。怎么來實現呢？

首先，在基類Animal中創建一個基類方法，然后Cat和Bird分別重寫此方法，最后傳入到Manager類的animal參數是什么類型，在recordTime方法中就會對應調用這個animal實例的方法，這就是多態。

代碼如下：

animal2.py 模塊如下：

#?animal2.py?模塊class?Animal():cprop?=?"我是類上的屬性cprop"def?__init__(self,name,speed):self.name?=?name?#?動物名字self._speed?=?speed?#?動物行走或飛行速度def?__str__(self):return?'''Animal({0.name},{0._speed})?is?printedname={0.name}speed={0._speed}'''.format(self)def?getSpeedBehavior(self):pass?class?Cat(Animal):def?__init__(self,name,speed,color,genre):super().__init__(name,speed)self.color?=?color?self.genre?=?genre#?重寫方法def?getSpeedBehavior(self):print('running?speed?of?%s?is?%s'?%(self.name,?self._speed))return?self._speedclass?Bird(Animal):def?__init__(self,name,speed,color,genre):super().__init__(name,speed)self.color?=?color?self.genre?=?genre#?重寫方法def?getSpeedBehavior(self):print('flying?speed?of?%s?is?%s'?%(self.name,?self._speed))return?self._speed

manager2.py 模塊如下：

#?manager2.py?模塊import?time from?animal2?import?(Animal,Cat,Bird)class?Manager():def?__init__(self,animal):self.animal?=?animaldef?recordTime(self):self.__t?=?time.time()print('feeding?time?for?%s?is?%.0f'%(self.animal.name,self.__t))self.animal.getSpeedBehavior()def?getFeedingTime(self):return?'%0.f'%(self.__t,)??

recordTime方法非常清爽，不需要任何if邏輯，只需要調用我們定義的Animal類的基方法getSpeedBehavior即可。

在使用上面所有類時，Manager(jiafeimao)傳入Cat類實例時，recordTime方法調用就被自動指向Cat實例的getSpeedBehavior方法；

Manager(haiying)傳入Bird類實例時，自動指向Bird實例的getSpeedBehavior方法，這就是多態和它的價值，Manager類的方法不必每次都修改，保證了類的封裝性。

if?__name__?==?"__main__":jiafeimao?=?Cat('jiafeimao',2,'gray','CatGenre')haiying?=?Bird('haiying',40,'blue','BirdGenre')Manager(jiafeimao).recordTime()print('#'*30)Manager(haiying).recordTime()??

總結

以上就是面向對象編程專題的基礎部分，大綱如下：

• Python 面向對象編程

• 基礎專題

• • 1 類定義

  • 2 實例

  • 3 打印實例

  • 4 屬性

  • 5 private,protected,public

  • 6 繼承

  • 7 多態

• 總結

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Python基础】Python 面向对象编程(上篇)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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