Python 面向对象（初级篇）
1.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
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
2.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
- 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('lizexiong') # 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
3.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。
3.1 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('lizexiong', 18 ) 时，self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo('wuxinzhe', 44 ) 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。
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('lizexiong', 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('wuxinzhe', 44) 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('lizexiong', 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 lizexiong；self.age 是 18 obj2 = Foo('wuxinzhe', 44) 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 wuxinzhe； self.age 是 44
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...
#函数式编程 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')
# 面向对象编程 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()
上述对比可以看出，如果使用函数式编程，需要在每次执行函数时传入相同的参数，如果参数多的话，又需要粘贴复制了... ；而对于面向对象只需要在创建对象时，将所有需要的参数封装到当前对象中，之后再次使用时，通过self间接去当前对象中取值即可。
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
# 游戏人生 # -*- 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()
3.2 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 ('汪汪叫')
#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()
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：
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
但是要注意一个非常重要的问题，测试中发现，不管是经典类还是新式类，都使用了广式查找，即使是经典类也一样，这是为什么？因为在python3.0之后的版本，不管是新式类还是经典类都是广式查找，因为这种方法比深度查找好处多太多了。
3.3 多态
Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，但是原生多态，其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)
这个没什么好解释的，不同的对象调用同一个接口，表现出不同的状态，称为多态。但是这里老师解释成，父类调用子类方法就是多台，且，并且python没有多态，要自己想办法实现，于是询问了java的朋友，朋友回复子类那么多方法？父类调用哪个？
其实怎么说呢？就是一个接口，多种形态的表现就是多态，就比如如下代码。通过func的自定义函数封装，可以调用不同的子类的方法，也就是实现了不同的形态和功能。
3.4 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
2.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')
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：
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
