python面向对象编程

面相对象基础语法

01. dir 内置函数

  • 在 Python 中 对象几乎是无所不在的，我们之前学习的 变量、数据、函数 都是对象

在 Python 中可以使用以下两个方法验证：

  1. 在 标识符 / 数据 后输入一个 .，然后按下 TAB 键，iPython 会提示该对象能够调用的 方法列表
  2. 使用内置函数 dir 传入 标识符 / 数据，可以查看对象内的 所有属性及方法

提示 __方法名__ 格式的方法是 Python 提供的 内置方法 / 属性，稍后会给大家介绍一些常用的 内置方法 / 属性

序号 方法名 类型 作用
01 __new__ 方法 创建对象时，会被 自动 调用
02 __init__ 方法 对象被初始化时，会被 自动 调用
03 __del__ 方法 对象被从内存中销毁前，会被 自动 调用
04 __str__ 方法 返回对象的描述信息，print 函数输出使用

02. 定义简单的类（只包含方法）

面向对象 是 更大 的 封装，在 一个类中 封装 多个方法，这样 通过这个类创建出来的对象，就可以直接调用这些方法了！

2.1 定义只包含方法的类

  • 在 Python 中要定义一个只包含方法的类，语法格式如下：
class 类名:

    def 方法1(self, 参数列表):
        pass

    def 方法2(self, 参数列表):
        pass
  • 方法 的定义格式和之前学习过的函数 几乎一样
  • 区别在于第一个参数必须是 self，大家暂时先记住，稍后介绍 self

注意：类名 的 命名规则 要符合 大驼峰命名法

2.2 创建对象

  • 当一个类定义完成之后，要使用这个类来创建对象，语法格式如下：
对象变量 = 类名()

2.3 第一个面向对象程序

需求

  • 小猫 爱 吃 鱼，小猫 要 喝 水

分析

  1. 定义一个猫类 Cat
  2. 定义两个方法 eat 和 drink
  3. 按照需求 —— 不需要定义属性
image.png

class Cat:
    """这是一个猫类"""

    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")

    def drink(self):
        print("小猫在喝水")

tom = Cat()
tom.drink()
tom.eat()

引用概念的强调

在面向对象开发中，引用的概念是同样适用的！

  • 在 Python 中使用类 创建对象之后，tom 变量中 仍然记录的是 对象在内存中的地址
  • 也就是 tom 变量 引用 了 新建的猫对象
  • 使用 print 输出 对象变量，默认情况下，是能够输出这个变量 引用的对象 是 由哪一个类创建的对象，以及 在内存中的地址（十六进制表示）

提示：在计算机中，通常使用 十六进制 表示 内存地址

  • 十进制 和 十六进制 都是用来表达数字的，只是表示的方式不一样
  • 十进制 和 十六进制 的数字之间可以来回转换
  • %d 可以以 10 进制 输出数字
  • %x 可以以 16 进制 输出数字

案例进阶 —— 使用 Cat 类再创建一个对象

lazy_cat = Cat()
lazy_cat.eat()
lazy_cat.drink()

03. 方法中的 self 参数

3.1 案例改造 —— 给对象增加属性

  • 在 Python 中，要 给对象设置属性，非常的容易，但是不推荐使用
    • 因为：对象属性的封装应该封装在类的内部
  • 只需要在 类的外部的代码 中直接通过 . 设置一个属性即可

注意：这种方式虽然简单，但是不推荐使用！

tom.name = "Tom"

lazy_cat.name = "大懒猫"

3.2 使用 self 在方法内部输出每一只猫的名字

由 哪一个对象 调用的方法，方法内的 self 就是 哪一个对象的引用

  • 在类封装的方法内部，self 就表示 当前调用方法的对象自己
  • 调用方法时，程序员不需要传递 self 参数
  • 在方法内部
    • 可以通过 self. 访问对象的属性
    • 也可以通过 self. 调用其他的对象方法
  • 改造代码如下：
class Cat:

    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

tom = Cat()
tom.name = "Tom"
tom.eat()

lazy_cat = Cat()
lazy_cat.name = "大懒猫"
lazy_cat.eat()
image.png

  • 在 类的外部，通过 变量名. 访问对象的 属性和方法
  • 在 类封装的方法中，通过 self. 访问对象的 属性和方法

04. 初始化方法

4.1 之前代码存在的问题 —— 在类的外部给对象增加属性

  • 将案例代码进行调整，先调用方法 再设置属性，观察一下执行效果
tom = Cat()
tom.drink()
tom.eat()
tom.name = "Tom"
print(tom)
  • 程序执行报错如下：
AttributeError: 'Cat' object has no attribute 'name'
属性错误：'Cat' 对象没有 'name' 属性

提示

  • 在日常开发中，不推荐在 类的外部 给对象增加属性
    • 如果在运行时，没有找到属性，程序会报错
  • 对象应该包含有哪些属性，应该 封装在类的内部

4.2 初始化方法

  • 当使用 类名() 创建对象时，会 自动 执行以下操作：
    1. 为对象在内存中 分配空间 —— 创建对象
    2. 为对象的属性 设置初始值 —— 初始化方法(init)
  • 这个 初始化方法 就是 __init__ 方法，__init__ 是对象的内置方法

__init__ 方法是 专门 用来定义一个类 具有哪些属性的方法！

在 Cat 中增加 __init__ 方法，验证该方法在创建对象时会被自动调用

class Cat:
    """这是一个猫类"""

    def __init__(self):
        print("初始化方法")

4.3 在初始化方法内部定义属性

  • 在 __init__ 方法内部使用 self.属性名 = 属性的初始值 就可以 定义属性
  • 定义属性之后，再使用 Cat 类创建的对象，都会拥有该属性
class Cat:

    def __init__(self):

        print("这是一个初始化方法")

        # 定义用 Cat 类创建的猫对象都有一个 name 的属性
        self.name = "Tom"

    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

# 使用类名()创建对象的时候，会自动调用初始化方法 __init__
tom = Cat()

tom.eat()

4.4 改造初始化方法 —— 初始化的同时设置初始值

  • 在开发中，如果希望在 创建对象的同时，就设置对象的属性，可以对 __init__ 方法进行 改造
    1. 把希望设置的属性值，定义成 __init__ 方法的参数
    2. 在方法内部使用 self.属性 = 形参 接收外部传递的参数
    3. 在创建对象时，使用 类名(属性1, 属性2...) 调用
class Cat:

    def __init__(self, name):
        print("初始化方法 %s" % name)
        self.name = name

tom = Cat("Tom")

lazy_cat = Cat("大懒猫")

05. 内置方法和属性

序号 方法名 类型 作用
01 __del__ 方法 对象被从内存中销毁前，会被 自动 调用
02 __str__ 方法 返回对象的描述信息，print 函数输出使用

5.1 __del__ 方法（知道）

  • 在 Python 中

    • 当使用 类名() 创建对象时，为对象 分配完空间后，自动 调用 __init__ 方法
    • 当一个 对象被从内存中销毁 前，会 自动 调用 __del__ 方法

  • 应用场景

    • __init__ 改造初始化方法，可以让创建对象更加灵活
    • __del__ 如果希望在对象被销毁前，再做一些事情，可以考虑一下 __del__ 方法

  • 生命周期

    • 一个对象从调用 类名() 创建，生命周期开始
    • 一个对象的 __del__ 方法一旦被调用，生命周期结束
    • 在对象的生命周期内，可以访问对象属性，或者让对象调用方法
class Cat:

    def __init__(self, new_name):

        self.name = new_name

        print("%s 来了" % self.name)

    def __del__(self):

        print("%s 去了" % self.name)

# tom 是一个全局变量
tom = Cat("Tom")
print(tom.name)

# del 关键字可以删除一个对象
del tom

print("-" * 50)

5.2 __str__ 方法

  • 在 Python 中，使用 print 输出 对象变量，默认情况下，会输出这个变量 引用的对象 是 由哪一个类创建的对象，以及 在内存中的地址（十六进制表示）
  • 如果在开发中，希望使用 print 输出 对象变量 时，能够打印 自定义的内容，就可以利用 __str__ 这个内置方法了

注意：__str__ 方法必须返回一个字符串

class Cat:

    def __init__(self, new_name):

        self.name = new_name

        print("%s 来了" % self.name)

    def __del__(self):

        print("%s 去了" % self.name)

    def __str__(self):
        return "我是小猫：%s" % self.name

tom = Cat("Tom")
print(tom)

6. 面向对象vs面向过程

def CarInfo(type,price):
    print ("the car's type %s,price:%d"%(type,price))

print('函数方式（面向过程）')
CarInfo('passat',250000)
CarInfo('ford',280000)


class Car:
    def __init__(self,type,price):
        self.type = type
        self.price = price

    def printCarInfo(self):
        print ("the car's Info in class:type %s,price:%d"%(self.type,self.price))
print('面向对象')
carOne = Car('passat',250000)
carTwo = Car('ford',250000)
carOne.printCarInfo()
carTwo.printCarInfo()

输出

函数方式（面向过程）
the car's type passat,price:250000
the car's type ford,price:280000
面向对象
the car's Info in class:type passat,price:250000
the car's Info in class:type ford,price:250000
  • 类能实现的功能，用函数也可以实现，那么类的存在还有什么特殊的意义呢？ 新需求---加一个行驶里程的功能 面向过程实现
def CarInfo(type,price):
    print ("the car's type %s,price:%d"%(type,price))

def driveDistance(oldDistance,distance):
        newDistance = oldDistance + distance
        return newDistance

print('函数方式（面向过程）')
CarInfo('passat',250000)
distance = 0
distance = driveDistance(distance,100)
distance = driveDistance(distance,200)
print(f'passat已经行驶了{distance}公里')

输出

函数方式（面向过程）
the car's type passat,price:250000
passat已经行驶了300公里
  • 面向对象实现
class Car:
    def __init__(self,type,price):
        self.type = type
        self.price = price
        self.distance = 0 #新车

    def printCarInfo(self):
        print ("the car's Info in class:type %s,price:%d"%(self.type,self.price))

    def driveDistance(self,distance):
        self.distance += distance

print(f'面向对象')
carOne = Car('passat',250000)
carOne.printCarInfo()
carOne.driveDistance(100)
carOne.driveDistance(200)
print(f'passat已经行驶了{carOne.distance}公里')
print(f'passat的价格是{carOne.price}')

输出

the car's Info in class:type passat,price:250000
passat已经行驶了300公里
passat的价格是250000

通过对比我们可以发现：
面向对象的实现方式封装性更好，已经行驶的公里数是对象内部的属性，对象自身负责管理，外部调用代码无需管理。我们随时可以调用对象的方法和属性得知对象当前的各种信息。而面向过程的方式而言，外部调用代码会“手忙脚乱”

再加一个需求： 车每行驶1公里，车的价值贬值10元 面向对象的实现方式，只需添加一行代码：

    def driveDistance(self,distance):
        self.distance += distance
        self.price -= distance*10

全部代码

class Car:
    def __init__(self,type,price):
        self.type = type
        self.price = price
        self.distance = 0 #新车

    def printCarInfo(self):
        print ("the car's Info in class:type %s,price:%d"%(self.type,self.price))

    def driveDistance(self,distance):
        self.distance += distance
        self.price -= distance*10

print(f'面向对象')
carOne = Car('passat',250000)
carOne.printCarInfo()
carOne.driveDistance(100)
carOne.driveDistance(200)
print(f'passat已经行驶了{carOne.distance}公里')
print(f'passat的价格是{carOne.price}')

输出

面向对象
the car's Info in class:type passat,price:250000
passat已经行驶了300公里
passat的价格是247000

  • 小结 可以拿公司运营作为比喻来说明面向对象开发方式的优点:
    外部调用代码好比老板 面向过程中函数好比员工，让员工完成一个任务，需要老板不断的干涉，大大影响了老板的工作效率。 面向对象中对象好比员工，让员工完成一个任务，老板只要下命令即可，员工可以独挡一面，大大节省了老板的时间。

  • 还有一种说法

世界上本没有类，代码写多了，也就有了类

面向对象开发方式是晚于面向过程方式出现的，几十年前，面向对象还没有出现以前，很多软件系统的代码量就已经达到几十上百万行，科学家为了组织这些代码，将各种关系密切的数据，和相关的方法分门别类，放到一起管理，就形成了面向对象的开发思想和编程语言语法。

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