零基础入门学习Python（36）--类和对象：给大家介绍对象

2022-05-26 14:47:56

知识点

Python3 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。

如果你以前没有接触过面向对象的编程语言，那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征，在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念，这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。

接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。

面向对象技术简介

类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
方法：类中定义的函数。
类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。
实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

语法格式如下：

class ClassName:

    <statement-1>

    .

    .

    .

    <statement-N>

类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。

类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:

# 一个简单的类实例

class Myclass:

    # 属性：

    i  = 12345

    # 方法：

    def f(self):

        return 'hello world'

# 实例化类

x = Myclass()

# 访问

print('Myclass 类的属性 i 为：',x.i)

print('Myclass 类的方法 f 输出为：',x.f())

以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

Myclass 类的属性 i 为： 12345

Myclass 类的方法 f 输出为： hello world

很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个__int__()的特殊方法（构造方法）,像下面这样：

def __init__(self):

    self.data = []

类定义了__init__()方法的话，类的实例化操作会自动调用__init()方法。所以在下例中，可以创建一个新的实例：

x = Myclass()

当然， __init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:

class Complex:

    def __init__(self,realpart,imagpart):

        self.r = realpart

        self.i = imagpart

x = Complex(3.0, -4.5)

print(x.r,x.i)

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

3.0 -4.5

self代表类的实例，而非类

类的方法与普通的函数只有一个特别的区别：

它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self

class Test:

    def prt(self):

        print(self)

        print(self.__class__)

t = Test()

t.prt()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

<__main__.Test object at 0x00000014F5E029E8>

<class '__main__.Test'>

从执行结果可以很明显的看出，self代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而self.__class__则指向类。

self不是python关键字，把他换成其他关键字也是可以正常执行的：

class Test:

    def prt(zz):

        print(zz)

        print(zz.__class__)

t = Test()

t.prt()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

<__main__.Test object at 0x000000C5A4402978>

<class '__main__.Test'>

类的方法

在类的内部，使用def关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数self，且为第一个参数，self代表的是类的实例。

class People:

    # 定义基本属性

    name = ''

    age = 0

    # 定义私有属性，私有属性在类外部无法直接进行访问

    __weight = 0

    # 定义构造方法

    def __init__(self,n,a,w):

        self.name = n

        self.age = a

        self.__weight = w

    def speak(self):

        print('%s 说：我 %d 岁。' % (self.name,self.age))

# 实例化类1

p = People('小明',10,30)

p.speak()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

小明 说：我 10 岁。

# 实例化类2

p = People('小明',10)

p.speak()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

Traceback (most recent call last):

  File "D:/untitled/Python_learn/test1.py", line 16, in <module>

    p = People('小明',10)

TypeError: __init__() missing 1 required positional argument: 'w'

继承

Python同样支持类的继承，如果一种语言不支持继承，类就没有什么意义。派生类的定义如下所示：

class DerivedClassName(BaseClassName1):

    <statement-1>

    .

    .

    .

    <statement-N>

需要注意圆括号中基类的顺序，若是基类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，Python从左至右搜索，即方法在子类中未找到时，从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName(示例中的基类名)必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用：

class DerivedClassName(modname.BaseClassName)

# 类定义

class People:

    # 定义基本属性

    name = ''

    age = 0

    # 定义私有属性，私有属性在类外部无法直接进行访问

    __weight = 0

    # 定义构造方法

    def __init__(self,n,a,w):

        self.name = n

        self.age = a

        self.__weight = w

    def speak(self):

        print('%s 说：我 %d 岁。' % (self.name,self.age))

# 单继承示例

class Student(People):

    grade = ''

    def __init__(self,n,a,w,g):

        # 调用父类的构造方法

        People.__init__(self,n,a,w)

        self.grade = g

    # 覆写父类的方法

    def speak(self):

        print('%s 说：我 %d 岁，我在读 %d 年级' % (self.name, self.age,self.grade))

s = Student('小明',10,60,3)

s.speak()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

小明 说：我 10 岁，我在读 3 年级

多继承

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义如下例：

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):

    <statement-1>

    .

    .

    .

    <statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。

# 类定义

class People:

    # 定义基本属性

    name = ''

    age = 0

    # 定义私有属性，私有属性在类外部无法直接进行访问

    __weight = 0

    # 定义构造方法

    def __init__(self,n,a,w):

        self.name = n

        self.age = a

        self.__weight = w

    def speak(self):

        print('%s 说：我 %d 岁。' % (self.name,self.age))

# 单继承示例

class Student(People):

    grade = ''

    def __init__(self,n,a,w,g):

        # 调用父类的构造方法

        People.__init__(self,n,a,w)

        self.grade = g

    # 覆写父类的方法

    def speak(self):

        print('%s 说：我 %d 岁，我在读 %d 年级' % (self.name, self.age,self.grade))

# 另一个类，多继承之前的准备

class Speaker():

    topic = ''

    name = ''

    def __init__(self,n,t):

        self.name = n

        self.topic = t

    def speak(self):

        print("我叫 %s，我是一个演说家，我演讲的主题是 %s" % (self.name, self.topic))

# 多重继承

class Sample(Speaker,Student):

    a = ''

    def __init__(self,n,a,w,g,t):

        Student.__init__(self,n,a,w,g)

        Speaker.__init__(self,n,t)

test = Sample('小明',25,80,4,'Python')

test.speak()  #方法名相同，默认调用的是在括号中排前的父类的方法

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

我叫 小明，我是一个演说家，我演讲的主题是 Python

方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法，实例如下：

# 定义父类

class Parent:

    def mymethod(self):

        print('我是父类方法')

# 定义子类

class Child(Parent):

    def mymethod(self):

        print('我是子类方法')

# 子类实例化

c = Child()

# 子类调用重写方法

c.mymethod()

# 用子类对象调用父类已被覆盖的方法

super(Child,c).mymethod() #super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

我是子类方法

我是父类方法

类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs:两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。

类的方法

在类地内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

类的私有方法

__private_method:两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用，不能在类地外部调用。self.__private_methods

类的私有属性示例如下



class JustCounter:

    __secretCount = 0 # 私有属性

    publicCount = 0   # 公开属性

    def count(self):

        self.__secretCount += 1

        self.publicCount += 1

        print(self.__secretCount)

counter = JustCounter()

counter.count()

counter.count()

print(counter.publicCount)

print(counter.__secretCount) #报错，实例不能访问私有变量

===输出结果===

1

2

2

Traceback (most recent call last):

  File "D:/untitled/Python_learn/test1.py", line 18, in <module>

    print(counter.__secretCount) #报错，实例不能访问私有变量

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

类的私有方法示例如下

class Site:

    def __init__(self,name,url):

        self.name = name        #public

        self.__url = url        #private

    def who(self):

        print('name : ',self.name)

        print('url :',self.__url)

    def __foo(self):           #私有方法

        print('这是私有方法')

    def foo(self):            #公有方法

        print('这是公有方法')

        self.__foo()

x = Site('我的博客','https://blog.csdn.net/wanbin6470398/')

x.who()

===输出结果===

name :  我的博客

url : https://blog.csdn.net/wanbin6470398/

x.foo()

===输出结果===

这是公有方法

这是私有方法

x.__foo()

===输出结果===

Traceback (most recent call last):

  File "D:/untitled/Python_learn/test1.py", line 21, in <module>

    x.__foo()

AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'

类的专有方法

__init__ : 构造函数，在生成对象时调用
__del__ : 析构函数，释放对象时使用
__repr__: 打印，转换
__setitem__ : 按照索引赋值
__getitem__: 按照索引获取值
__len__: 获得长度
__cmp__: 比较运算
__call__: 函数调用
__add__: 加运算
__sub__: 减运算
__mul__: 乘运算
__div__: 除运算
__mod__: 求余运算
__pow__: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载，我们可以对类的专有方法进行重载，示例如下：

class Vector:

    def __init__(self,a,b):

        self.a = a

        self.b = b

    def __str__(self):

        return 'Vector(%d,%d)' % (self.a,self.b)

    def __add__(self, other):

        return Vector(self.a + other.a,self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)

v2 = Vector(5,-2)

print(v1 + v2)

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

Vector(7,8)

课后习题

测试题

对象中的属性和方法，在编程中实际是什么？

变量(属性)和函数（方法）

类和对象是什么关系呢？

类和对象的关系就如同模具和用这个模具制作出的物品之间的关系。

一个类为它的全部对象给出了一个统一的定义，而他的每个对象则是符合这种定义的一个实体，

因此类和对象的关系就是抽象和具体的关系。

如果我们定义了一个猫类，那你能想象出由猫类实例化的对象有哪些？

叮当猫，咖啡猫，Tom，Hello Kitty

类的定义有些时候或许不那么“拟物”，有时候会抽象一些，例如我们定义个矩形类，那你会为为此添加哪些属性和方法呢？

属性可以是长和宽，方法可以是计算周长、面积等

类的属性定义应该尽可能抽象还是尽可能具体？

正确的做法是应该尽可能的抽象，因为这样更符合面向对象的思维。

请用一句话概括面向对象的几个特征？

封装：对外部隐藏对象的工作细节

继承：子类自动共享父类之间数据和方法的机制

多态：可以对不同类的对象调用相同的方法，产生不同的结果

函数和方法有什么区别？

方法默认有一个self参数。

动动手

按照以下提示尝试定义一个Person类并生成类实例对象。

属性：姓名（默认姓名为’小甲鱼’）

方法：打印姓名

提示：方法中对属性的引用形式需加上self，如self.name

class Person:

    name = '小甲鱼'

    def printName(self):

       print(self.name)

a = Person()

a.printName()

===输出结果===

D:\untitled\venv\Scripts\python.exe D:/untitled/Python_learn/test1.py

小甲鱼

按照以下提示尝试定义一个矩形类并生成类实例对象。

属性：长和宽

方法：设置长和宽->setRect(self),获得长和宽->getRect(self),获得面积->getArea(self)

提示：方法中对属性的引用形式需加上self，如self.name

>>> class Rectangle:

    length = 5

    width = 4

    def setRect(self):

        print('请输入矩形的长和宽...')

        self.length = float(input('长：'))

        self.width = float(input('宽：'))

    def getRect(self):

        print('这个矩形的长是： %.2f, 宽是： %.2f' % (self.length,self.width))

    def getArea(self):

        return self.length * self.width

>>> a = Rectangle()

>>> a.getRect()

这个矩形的长是： 5.00, 宽是： 4.00

>>> a.setRect()

请输入矩形的长和宽...

长：5

宽：6

>>> a.getRect()

这个矩形的长是： 5.00, 宽是： 6.00

>>> a.getArea()

30.0

码农公寓

知识点

Python3 面向对象

面向对象技术简介

类定义

类对象

self代表类的实例，而非类

类的方法

继承

多继承

方法重写

类属性与方法

类的私有属性

类的方法

类的私有方法

类的专有方法

运算符重载

课后习题

测试题

动动手

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