[Python知识库]python--面向对象编程

面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance），必须牢记类是抽象的模板，比如Student类，而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

通过class定义

class Student(object):
    pass

object就是继承的类。
实例的创建

ll= Student()

可以自由地给一个实例变量绑定属性

bart.name = ‘Bart Simpson’

由于类可以起到模板的作用，因此，可以在创建实例的时候，把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法，在创建实例的时候，就把name，score等属性绑上去

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

有了__init__方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与__init__方法匹配的参数，但self不需要传，Python解释器自己会把实例变量传进去

bart = Student(‘Bart Simpson’, 59)
和普通的函数相比，在类中定义的函数只有一点不同，就是第一个参数永远是实例变量self，并且，调用时，不用传递该参数。除此之外，类的方法和普通函数没有什么区别，所以，你仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

数据封装

每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据，比如打印一个学生的成绩：

>>> def print_score(std):
...     print('%s: %s' % (std.name, std.score))
...
>>> print_score(bart)
Bart Simpson: 59

但是，既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，就没有必要从外面的函数去访问，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数是和Student类本身是关联起来的，我们称之为类的方法：

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))

我们在调用的时候可以

bart.print_score()
调用很容易，但却不用知道内部实现的细节。

封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'

调用：

lisa = Student('Lisa', 99)
bart = Student('Bart', 59)
print(lisa.name, lisa.get_grade())
print(bart.name, bart.get_grade())

访问限制

在Class内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。但是外部代码还是可以自由修改一个实例的属性。
如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

这样就不能让外部代码随便修改。如果要改可以增加方法：

class Student(object):
    ...

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_score(self, score):
        self.__score = score

之所以通过定义函数的方式来修改，一是可以增强代码的健壮性，二是可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

class Student(object):
    ...

    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')

在Python中，变量名类似__xxx__的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是private变量，所以，不能用__name__、__score__这样的变量名。
如_name这样的实例变量外部是可以访问的，但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的变量时，意思就是，“虽然我可以被访问，但是，请把我视为私有变量，不要随意访问”。双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢？其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name，所以，仍然可以通过_Student__name来访问__name变量。

继承和多态

当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Base class、Super class）。继承最大的好处是子类获得了父类的全部功能。即使在子类当中没有定义。

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')
class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is running...')
    def eat(self):
        print('Eating meat...')
        
class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('Cat is running...')

调用

dog = Dog()
dog.run()
#要先从类创建实例
cat = Cat()
cat.run()

当子类和父类都存在相同的run()方法时，我们说，子类的run()覆盖了父类的run()，在代码运行的时候，总是会调用子类的run()。这样，我们就获得了继承的另一个好处：多态。当我们定义一个class的时候，我们实际上就定义了一种数据类型，跟str、list没有区别。判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断。在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类。但是，反过来不行。

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

在执行

run_twice(Dog())
调用的是它自己的run

再定义

class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print('Tortoise is running slowly...')

run_twice(Tortoise())
显示
Tortoise is running slowly…
Tortoise is running slowly…

多态的好处就是，当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise……时，我们只需要接收Animal类型就可以了，因为Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型，然后，按照Animal类型进行操作即可。由于Animal类型有run()方法，因此，传入的任意类型，只要是Animal类或者子类，就会自动调用实际类型的run()方法。
对扩展开放：允许新增Animal子类；

对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

获取对象信息

type()函数返回对应的Class类型。如果我们要在if语句中判断，就需要比较两个变量的type类型是否相同。
对于class的继承关系来说，使用type()就很不方便。我们要判断class的类型，可以使用isinstance()函数
如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个包含字符串的list。

dir(‘ABC’)
[‘add’, ‘class’,…, ‘subclasshook’, ‘capitalize’, ‘casefold’,…, ‘zfill’]

类似__xxx__的属性和方法在Python中都是有特殊用途的，比如__len__方法返回长度。在Python中，如果你调用len()函数试图获取一个对象的长度，实际上，在len()函数内部，它自动去调用该对象的__len__()方法，所以，下面的代码是等价的：

>>> len('ABC')
3
>>> 'ABC'.__len__()
3

我们自己写的类，如果也想用len(myObj)的话，就自己写一个__len__()方法：

>>> class MyDog(object):
...     def __len__(self):
...         return 100
...
>>> dog = MyDog()
>>> len(dog)
100

仅仅把属性和方法列出来是不够的，还需要配合getattr()、setattr()以及hasattr()。

给实例绑定属性的方法是通过实例变量

class Student(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

s = Student('Bob')
s.score = 90

，如果Student类本身需要绑定一个属性，可以直接在class中定义属性，这种属性是类属性，归类所有。但类的所有实例都可以访问到。

class Student(object):
    name = 'Student'

>>> class Student(object):
...     name = 'Student'
...
>>> s = Student() # 创建实例s
>>> print(s.name) # 打印name属性，因为实例并没有name属性，所以会继续查找class的name属性
Student
>>> print(Student.name) # 打印类的name属性
Student
>>> s.name = 'Michael' # 给实例绑定name属性
>>> print(s.name) # 由于实例属性优先级比类属性高，因此，它会屏蔽掉类的name属性
Michael
>>> print(Student.name) # 但是类属性并未消失，用Student.name仍然可以访问
Student
>>> del s.name # 如果删除实例的name属性
>>> print(s.name) # 再次调用s.name，由于实例的name属性没有找到，类的name属性就显示出来了
Student