Python——面向对象编程

面向对象编程是一种程序设计思想，把对象作为程序的基本单元，一个对象里面包含了数据以及操作数据的方法，称为类的属性和方法。

基础-定义、实例化、实例属性

用class来定义对象，类名首字母大写，如果这个类没有父类，则参数使用object类（object可以省略不写）；如果这个类有父类，参数就是父类的名称。可以用一个特殊的方法__init()__方法来对类的属性进行定义。第一个参数固定是self，但是在创建实例的时候self是不需要传入的，self表示实例本身。类中还可以定义方法。第一个参数也是self，后面的参数和普通函数一样。要调用一个方法，只需要在实例变量上直接调用，除了self不用传递，其他参数正常传入。通过实例.方法的方式进行调用。

class Person(object):

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

    def print_age(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.age))

>>>tt = Person('taoting',23)
>>>tt.print_age()
tt:23

在类定义中我们可以随时为类增加方法，而外部的代码不需要做改变。因此，面向对象的编程时非常方便进行扩展的。

方法中带外部参数的类示例：

注意区别：name和age参数是类固有的属性，在定义实例时就需要传入，而city是实例的方法的参数，只有调用类的方法时才传入

class Person(object):

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

    def print_age(self, city):
        print('name: %s age: %s city: %s' % (self.name, self.age, city))

tt = Person('taoting',23)
tt.print_age('shanghai')
#结果：name: taoting age: 23 city: shanghai

类属性

类属性是直接在class中定义的属性，归类所有，类的所有属性都能访问。

class Person:
    count = 0
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        Person.count = Person.count + 1

tt = Person('taoting', 23)
print(tt.count)#1 

访问权限

在实例中传入的参数是可以通过实例名.参数名进行修改的。有时我们想让内部的一些属性不被外部访问，就可以在属性名称前加上两个下划线__，将属性编程一个私有变量，外部无法访问。

class Person(object):

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

tt = Person('taoting',23)
tt.__name
#报错：AttributeError: 'Person' object has no attribute '__name'

那么要想在外部代码中访问内部的name和age变量怎么办呢？

答案：在类中增加方法，在方法中返回变量值。这样就确保了外部不能随便修改变量值，但还能访问到。

class Person(object):

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_age(self):
        return self.__age

tt = Person('taoting',23)
print(tt.get_name())
#结果：taoting

进一步地，还是有办法能够修改变量值：通过在类中定义方法将要修改的值传入并赋值给__开头的变量：

class Person(object):

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def set_name(self, name):
        self.__name = name
        return self.__name

    def set_age(self, age):
        self.__age = age
        return self.__age

tt = Person('taoting',23)

print(tt.set_name('tt'))
#结果：tt
print(tt.set_name(18))
#结果：18

通过先设置不能外部修改，再定义供外部程序修改的方法的方式，能够在方法中对参数做检测、处理、等等。

@property （静态属性） 还可以将一个方法变成一个属性，在调用的时候像调用一个属性一样，不需要加括号。相当于将一个方法进行了封装，调用者不会发现背后的逻辑。静态属性可以访问类属性和实例属性。我们可以在方法里面对属性进行判断，也可以将属性设置成可读可写和只可读：

#width、height和area方法通过@property变成了类的属性。
#width、height可以读和写，而area只读
class Area(object):
    @property
    def width(self):
        return self._width
    @width.setter
    def width(self,value):
        self._width = value
    @property
    def height(self):
        return self._height
    @height.setter
    def height(self,value):
        self._height = value
    @property
    def area(self):
        return self._width * self._height

a = Area()
a.width = 10
a.height = 8
print(a.area)#
a.area = 100#AttributeError: can't set attribute

#在可写的属性里面我们可以对传入的值进行检查
class Area(object):
    @property
    def width(self):
        return self._width
    @width.setter
    def width(self,value):
        if value < 0:
            raise ValueError('width must be greater than 0!')
        self._width = value
    @property
    def height(self):
        return self._height
    @height.setter
    def height(self,value):
        self._height = value
    @property
    def area(self):
        return self._width * self._height

a = Area()
a.width = -5#ValueError: width must be greater than 0!

对于实例化的对象，我们可以定义类的没有定义的属性，比如上例中，我们可以定义：a.length = 6。只对本实例化对象有效。

那么，在类中我们可以指定实例化对象中能够定义的属性，用__slots__实现：

class Area(object):
    __slots__ = ('name','color')
    @property
    def width(self):
        return self._width
    @width.setter
    def width(self,value):
        if value < 0:
            raise ValueError('width must be greater than 0!')
        self._width = value
    @property
    def height(self):
        return self._height
    @height.setter
    def height(self,value):
        self._height = value
    @property
    def area(self):
        return self._width * self._height

a = Area()
a.name = 'a'
a.length = 6#AttributeError: 'Area' object has no attribute 'length'

当为实例新建一个属性时就会报错。a.length就是调用了setattr方法，也就是a.__dict__['length'] = 6。而定义了__slots__之后，实例就没有__dict__方法了，因此会报错。那么意味着__slots__指定了实例的所有属性。

这种方式的好处在于能够节省内存，当我们创建成千上万个实例时，如果不用__slots__，那么python会为每个实例创建一个属性字典，这样非常占用内存空间。当我们定义__slots__后，__slots__就会为实例使用一种更加紧凑的内部表示。实例通过一个很小的固定大小的数组来创建，而不是为每个实例定义一个属性字典。

@classmethod（类方法）可以定义只跟类相关的操作，定义不用实例化即可调用的函数。cls表示跟类绑定，是固定的参数。类方法可以访问类的数据属性和函数属性，但是不能访问实例的数据属性和函数属性。

class Person:
    tag = 2
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    #将方法属性化，只跟类有关，不用实例化,cls就是类本身
    @classmethod
    def attr(cls):
        print(cls.tag)

Person.attr()#这样调用就可以做一些只跟类有关的操作

@staticmethod（静态方法），类的工具包，跟类没关系，也跟实例没关系。只是名义上属于类管理，但是不能访问类属性和实例属性。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    @staticmethod
    def run(a,b):
        print('%s and %s are runing...' % (a,b))

Person.run('tt','rr')#类可以直接调用
p1 = Person('tt',18)#实例也可以调用
p1.run('tt','rr')

继承

类的继承类似于动物-->猫的关系，猫是属于动物的，猫具有动物的特征。

在类的继承里，子类继承父类的属性和方法。父类又称为基类、超类

class Person(object):

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

    def run(self):
        print('Person is runing...')
        print('name: %s age: %s' % (self.name, self.age))

    def attr(self):
        print('This is a super method!')

class Male(Person):

    def run(self):
        print('Male is runing...')
        print('name: %s age: %s' % (self.name, self.age))

tt = Person('taoting', 23)
tt.run()
#结果：
#Person is runing...
#name: taoting age: 23
ZL = Male('zhaoliang', 26)
ZL.run()
#结果：
#Male is runing...
#name: zhaoliang age: 26

ZL.attr()
#结果：This is a super method!

从以上代码我们可以看到：

1.子类可以直接继承父类的属性和方法

2.当父类和子类中有相同的方法时，子类调用方法时优先在子类中搜索，所以上面子类调用run方法时，是调用的子类里面的run方法，而不是父类里面的

实例对象之间的交互

在面向对象的编程中，就是大量的实例对象之间的交互。

我们创建两个类Alien和Automan，再分别实例出两个角色：alien1和automan1，来模拟两者之间的交互。

class Alien:
    def __init__(self, name, life_value = 500):
        self.name = name
        self.life_value = life_value

    def attack(self, enemy):
        enemy.life_value -= 50

class Automan:
    def __init__(self, name, life_value = 1000):
        self.name = name
        self.life_value = life_value

    def attack(self, enemy):
        enemy.life_value -= 10

alien1 = Alien('怪兽')
automan = Automan('迪迦')
print(alien1.life_value)#
print(automan.life_value)#
automan.attack(alien1)
print(alien1.life_value)#
print(automan.life_value)#

类的组合

在一个类中我们可以实例化另外一个类，作为这个类的属性，这叫类的组合：

class F1:
    def f1(self):
        print('F1.f1')

class F2:
    def __init__(self):
        self.ff2 = F1()
    def f1(self):
        print('F2.f1')

c1 = F2()
c1.ff2.f1()#F1.f1