Python面向对象（初级篇）

出处：http://www.cnblogs.com/wupeiqi/

 

概述：

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    　·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

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')

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）
注：Java和C#来说只支持面向对象编程，而python比较灵活即支持面向对象编程也支持函数式编程

 

创建类和对象：

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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”

# 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

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：

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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，每个对象中都封装了 name 和 age ，之前说的“内容封装到某处”其在内容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

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

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

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。

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：

伪代码
 
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）

伪代码
 
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'

代码实例
 
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()

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：

代码实例
 
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()

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。

经典类多继承
 
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()

新式类多继承
 
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()
# 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”。

Python伪代码实现Java或C#的多态
 
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

Python “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'
 
def Func(obj):
    print obj.show()
 
s1_obj = S1()
Func(s1_obj) 
 
s2_obj = S2()
Func(s2_obj)

 

总结

 

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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