Python学习笔记（六）——面向对象编程

小咪咪 2022-06-17 08:16 305阅读 0赞

*  类和实例
    
     *  数据封装
     *  访问限制
     *  实例属性和类属性
     *  type
     *  isinstance
     *  dir
 *  继承和多态
    
     *  静态语言 vs 动态语言

**数据封装、继承和多态是面向对象的三大特点**

# 类和实例 #

class Student(object):
        pass

class后面紧接着是类名，即Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的，继承的概念我们后面再讲，通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。

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

特殊方法“init”前后有两个下划线！！！

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)
    >>> bart.name
    'Bart Simpson'
    >>> bart.score
    59

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 ##

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))

## 访问限制 ##

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**，在Python中，实例的变量名如果以**开头，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，所以，我们把Student类改一改：

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))

>>> bart = Student('Bart Simpson', 98)
    >>> bart.__name
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

但是如果外部代码要获取name和score怎么办？可以给Student类增加get\_name和get\_score这样的方法

class Student(object):
        ...
    
        def get_name(self):
            return self.__name
    
        def get_score(self):
            return self.__score

如果又要允许外部代码修改score怎么办？可以再给Student类增加set\_score方法：

class Student(object):
        ...
    
        def set_score(self, score):
            self.__score = score

什么要定义一个方法大费周折？因为在方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数。

**PS：**

**需要注意的是，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。**

**有些时候，你会看到以一个下划线开头的实例变量名，比如\_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：**

## 实例属性和类属性 ##

给实例绑定属性的方法是通过实例变量，或者通过self变量：

class Student(object):
        def __init__(self, name):
            self.name = name
    
    s = Student('Bob')
    s.score = 90

但是，如果Student类本身需要绑定一个属性呢？可以直接在class中定义属性，这种属性是类属性，归Student类所有：

class Student(object):
        name = 'Student'

当我们定义了一个类属性后，这个属性虽然归类所有，但类的所有实例都可以访问到。

## type() ##

>>> type(123)==type(456)
    True
    >>> type(123)==int
    True
    >>> type('abc')==type('123')
    True
    >>> type('abc')==str
    True
    >>> type('abc')==type(123)
    False

判断基本数据类型可以直接写int，str等，但如果要判断一个对象是否是函数怎么办？可以使用types模块中定义的常量：

>>> import types
    >>> def fn():
    ...     pass
    ...
    >>> type(fn)==types.FunctionType
    True
    >>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
    True
    >>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
    True
    >>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
    True

## isinstance() ##

如果继承关系是：object -> Animal -> Dog -> Husky  
那么，isinstance()就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型。先创建3种类型的对象：

>>> a = Animal()
    >>> d = Dog()
    >>> h = Husky()

>>> isinstance(h, Husky)
    True
    >>> isinstance(h, Dog)
    True
    >>> isinstance(h, Animal)
    True

能用type()判断的基本类型也可以用isinstance()判断：

>>> isinstance('a', str)
    True
    >>> isinstance(123, int)
    True
    >>> isinstance(b'a', bytes)
    True

并且还可以判断一个变量是否是某些类型中的一种，比如下面的代码就可以判断是否是list或者tuple：

>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple))
    True
    >>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple))
    True

## dir() ##

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，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

getattr()、setattr()以及hasattr()：自己看[链接][Link 1]

# 继承和多态 #

class Dog(Animal):
        pass
    
    class Cat(Animal):
        pass

继承有什么好处？最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial实现了run()方法，因此，Dog和Cat作为它的子类，什么事也没干，就自动拥有了run()方法。

class Dog(Animal):
    
        def run(self):
            print('Dog is running...')
    
    class Cat(Animal):
    
        def run(self):
            print('Cat is running...')

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。

**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，这就是多态的意。**  
**对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则。**

## 静态语言 vs 动态语言 ##

对于静态语言（例如Java）来说，如果需要传入Animal类型，则传入的对象必须是Animal类型或者它的子类，否则，将无法调用run()方法。

对于Python这样的动态语言来说，则不一定需要传入Animal类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()方法就可以了：

class Timer(object):
        def run(self):
            print('Start...')

这就是动态语言的“鸭子类型”，它并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。

Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象，它有一个read()方法，返回其内容。但是，许多对象，只要有read()方法，都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“，你不一定要传入真正的文件对象，完全可以传入任何实现了read()方法的对象。

[Link 1]: http://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001431866385235335917b66049448ab14a499afd5b24db000