Python面向对象编程（上）

Python不仅支持面向过程编程，同时也支持面向对象编程。面向过程就是分析解决问题所需的步骤，然后用函数把这些步骤逐一实现，使用的时候再一个个调用函数就可以。面向对象则是把解决的问题按照一定规则划分为多个独立的对象，然后通过调用对象的方法来解决问题。在编写小程序（少于500行代码）时，使用面向过程编程基本上不会有任何问题。但对于中等和大型项目来说，面向对象将给代码的编写和维护带来很多优势。本文主要介绍Python中面向对象的基本概念。

面向对象基本概念

面向对象的特点主要可以概括为封装性、继承性、多态性。

（1）封装性

封装是面向对象的核心思想，将对象的属性和行为封装起来，不需要让外界知道具体实现细节，这就是封装的思想。比如，用户使用电脑，只需要会敲键盘就可以，无须知道电脑内部是如何工作的。

（2）继承性

继承性主要描述的是类与类之间的关系，通过继承，可以在无须重新编写原有类的情况下，对原有类的功能进行扩展。

（3）多态性

多态性指的是在程序中允许重名现象，它指在一个类中定义的属性和方法被其他类继承后，它们可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为，这使得同一个属性和方法在不同的类中具有不同的语义。

面向对象的思想需要通过大量的实践去学习和理解，才能将面向对象真正理解清楚。后面会通过一些例子介绍其使用方法。

类和对象基本概念

面向对象的思想中提出了两个概念，即类和对象。类是对某一类事物的抽象描述，是一种抽象的数据类型，一种模板。而对象用于表示现实中该类事物的个体，也就是具体化了类的描述。它们的关系是，对象是类的具体实例，类是对象的模板。对象根据类创建，一个类可以创建多个对象。比如我定义了一个学生类，那么通过类创建出来的小明、小王就叫对象。

类的定义

在Python中使用class关键字定义一个类，类的主体由属性（变量）和方法（函数）组成。通过定义一个学生类来学习下Python类的定义方法，如下：

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

    def output(self):      #实例方法
        print self.name
        print self.age

上述例子中Student是类名，__init__()函数是构造函数，count、name、age是类中定义的属性，output(self)是类中定义的方法。

对象的创建和使用

定义完Student类之后，就可以创建对象。当一个对象被创建后，包含3个方面的特性：对象的句柄、属性和方法。对象的句柄用于区分不同的对象，当对象被创建后，该对象会获取一块存储空间，存储空间的地址即为对象的标识。Python创建对象的方法是通过类名加圆括号的方式。实例化上述定义的Student类，格式如下：

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

    def output(self):      #实例方法
        print self.name
        print self.age

if __name__ == '__main__':
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    print "stu1.name = %s" % (stu1.name,)  # 利用对象stu1获取对象属性name。输出stu1.name = Zhangsan
    print "stu1.age = %d" % (stu1.age,) # 利用对象stu1获取对象属性age。输出stu1.age = 18
    stu1.output() # 利用对象stu1调用output方法。

实例化对象之后，就可以通过对象直接调用对象的属性和方法。但是注意的是对象调用方法时，不需要给参数self赋值，self参数用于表示指向实例对象本身。

到这里，已经学会了类的定义和对象创建方法和使用了。上述的例子中仅介绍了类的基本实例属性和实例方法的定义，实际上实例变量还区分私有属性和公有属性，还有类变量等概念。同时类中的方法还包括静态方法、类方法。

类属性和实例属性

类的属性是对数据的封装，类中定义的属性包括实例属性、类属性两种。上述例子中count变量属于类属性，name、age属于实例属性。类变量可以在该类的所有实例中被共享。二者在定义和使用上区别主要如下：

（1）类属性定义在类中但是在方法外的变量，实例属性通常定义在构造函数__init__内。如下

class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

（2）类属性属于类本身，可以通过类名进行访问/修改。

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

if __name__ == '__main__':
    Student.count = 100
    print "Student.count = %d" % (Student.count,) #输出Student.count = 100

（3）类属性也可以被类的所有实例访问/修改。

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

if __name__ == '__main__':
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    stu1.count = 100
    print "stu1.count = %s" % (stu1.count,)  # 利用对象stu1获取类属性count值。输出stu1.count = 100

（4）实例属性只能通过实例访问。

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

if __name__ == '__main__':
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    print "stu1.age = %d" % (stu1.age,)  # 利用对象stu1获取实例属性age值。输出stu1.age = 18
    #print "Student.age = %d" % (Student.age,)  # 报错，不能通过类直接访问实例属性

（5）当类属性与实例属性名称相同时，一个实例访问这个属性时实例属性会覆盖类属性，但类访问时不会。

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    name = "Xiaoming"   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

if __name__ == '__main__':
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    print "stu1.name = %s" % (stu1.name,)  # 输出Zhangsan
    print "Student.name = %s" % (Student.name,)  # 输出Xiaoming

实例方法、类方法和静态方法

自定义的一个类中，可能出现三种方法，实例方法、静态方法和类方法，下面来看下三种方法的定义和使用区别。

（1）实例方法

实例方法的第一个参数必须是"self"，实例方法只能通过对象调用。

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

    def output(self):      #实例方法
        print self.name, self.age

if __name__ == '__main__':
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    stu1.output() # 利用对象stu1调用output方法。

其中output()方法即为实例方法，必须带一个参数self，调用时不必给该参数赋值。

（2）类方法

类方法是将类本身作为操作对象的方法。类方法可以使用函数classmethod()或@classmethod修饰器定义。与实例方法不同的是，把类作为第一个参数(cls)传递。类方法可以通过类名调用，也可以通过对象调用。代码如下：

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

    @classmethod   #方法一,定义类方法，调用类变量，getPrice中不带self参数
    def getCount(cls):
print cls.count

    def getCount2(cls):
        print cls.count
    tran_getCount2 = classmethod(getCount2)    ##方法二,定义类方法，调用类变量 

if __name__ == '__main__':
    Student.getCount()  #使用类名直接调用类方法
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    stu1.getCount() # 利用对象stu1调用类方法。

可见，类方法的使用和静态方法十分相似。如果某个方法需要被其他实例共享，同时又需要使用当前实例的属性，则定义为类方法。

（3）静态方法

静态方法使用函数classmethod()或@classmethod修饰器定义。定义和使用方式如下：

#-*- coding:utf-8 -*-

#类的创建
class Student(object):
    count = 0   #类属性

    def __init__(self, name, age):  #__init__为类的构造函数
        self.name = name  #实例属性
        self.age = age  #实例属性

    @staticmethod   #方法一,定义类方法，调用类变量，getPrice中不带self参数
    def getCount():
        print Student.count

    def getCount2():
        print Student.count
    tran_getCount2 = staticmethod(getCount2)    ##方法二,定义类方法，调用类变量 

if __name__ == '__main__':
    Student.getCount()  #使用类名直接调用静态方法
    stu1 = Student('Zhangsan',18) #使用Student类对象stu1
    stu1.getCount() # 利用对象stu1调用静态方法。

这三种方法的主要区别在于参数，实例方法被绑定到一个实例，只能通过实例进行调用；但是对于静态方法和类方法，可以通过类名和对象两种方式进行调用。

小结

本文介绍了Python面向对象基本概念、类的定义、对象的创建和使用、类的属性和方法。了解这些基本概念，有助于后续的实际开发。