Python自学第十三天——面向对象的三大特征

作为新手自学Python的第十三天，技术低微，希望可以通过这种方式督促自己学习。

个人学习环境：python3.9，PyCharm 2021.3.2 (Community Edition)

———————————————————————————————————————————

1、面向对象的三大特征

与语言没有关系，是一种编程思想

1.1 封装

提高程序的安全性

将数据（属性）和行为（方法）包装到类对象中。

在方法内部对属性进行 *** 作，在类对象的外部调用方法。

如果该属性不希望在类对象外部被访问，前边使用两个“_”。

class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.__age = age  # 年龄不希望在类外部被使用
        self.name = name
​
    def show(self):
        print(self.name, self.__age)
​
​
stu = Student('张三', 20)
stu.show()
# 在类的外部使用name和age
print(stu.name)
print(stu.__age)
"""
结果为：
Traceback (most recent call last):
  File "D:\pythonProject\chap1\demo1.py", line 17, in 
    print(stu.__age)
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__age'
张三 20
张三
"""
​
print(stu._Student__age)    # 在类的外部可以通过 _Student__age 进行访问

1.2 继承

提高代码的复用性

如果一个类没有继承任何类，则默认继承object

定义子类时，必须在其构造函数中调用父类的构造函数

Python支持多继承

class Person(object):   # Person继承object类
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
​
    def info(self):
        print(self.name, self.age)
​
​
class Student(Person):  # Student继承Person类
    def __init__(self, name, age, stu_id):
        super().__init__(name, age)
        self.id = stu_id
​
​
class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, tyear):
        super().__init__(name, age)
        self.tyear = tyear
​
​
stu = Student('张三', 20, '001')
tech = Teacher('李四', 35, 10)
stu.info()
tech.info()

多继承演示如下，C类同时继承A、B两类

class A(object):
    pass
​
​
class B(object):
    pass
​
​
class C(A, B):
    pass

1.2.1 方法重写

如果子类对继承自父类的某个属性或方法不满意，可以在子类中对其（方法体）进行重新编写

子类重写后的方法中可以通过super().xxx()调用父类中被重写的方法

将上述Student类进行重写，希望输出时不仅输出姓名、年龄，还有学号；将上述Teacher类进行重写，输出姓名、年龄、教龄

class Student(Person):  # Student继承Person类
    def __init__(self, name, age, stu_id):
        super().__init__(name, age)
        self.id = stu_id
​
    def info(self):  # 对Person类的info进行重写
        super().info()
        print(self.id)
​
​
class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, tyear):
        super().__init__(name, age)
        self.tyear = tyear
​
    def info(self):
        super().info()
        print('教龄：', self.tyear)

1.2.2 object类

object类是所有类的父类，所有类都有object类的属性和方法。

内置函数dir()可以查看指定对象所有属性

object类有一个__str__方法，用于返回一个对象的描述

class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
​
    def __str__(self):
        return '我的名字是{0}，今年{1}岁'.format(self.name, self.age)
​
​
stu = Student('张三', 20)
print(dir(stu))
print(stu)  # 默认调用__str__()这样的方法
"""
结果为：
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'age', 'name']
我的名字是张三，今年20岁
"""

1.3 多态

提高程序的可扩展性和可维护性

即便不知道一个变量所引用的对象到底是什么类型，仍然可以通过这个变量调用方法，在运行过程中根据变量所引用的对象的类型，动态决定调用哪个对象中的方法。

class Animal(object):
    def eat(self):
        print('动物会吃')
​
​
class Dog(Animal):
    def eat(self):
        print('狗吃骨头')
​
​
class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print('猫吃鱼')
​
​
class Person:
    def eat(self):
        print('人吃五谷杂粮')
​
​
# 定义一个函数
def fun(animal):
    animal.eat()
​
​
# 开始调用函数
fun(Cat())
fun(Dog())
fun(Animal())
fun(Person())
"""
结果为：
猫吃鱼
狗吃骨头
动物会吃
人吃五谷杂粮
"""

fun函数只接受animal类型，而animal类及其子类等多个类都有相同的eat方法，具体调用哪一个，在Python具体编程中无需指定，只需要保证其类内有一个eat方法就行，执行会自动判断

1.3.1 静态语言VS动态语言关于多态的区别

静态语言（例如Java）实现多态的三个必要条件

·继承

·方法重写

·父类引用指向子类对象

动态语言（例如Python）崇尚“鸭子类型”（当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳像鸭子、收起来也像鸭子，那这只鸟就可以被称为鸭子）。

鸭子类型中不需要关心对象是什么类型，到底是不是鸭子，只关心对象的行为。

1.4 特殊方法和特殊属性

	名称	说明
特殊属性	__dict__	获得类对象或实例对象所绑定的所有属性和方法的字典
特殊方法	__len__()	通过重写__len__()方法，让内置函数len()的参数可以是自定义类型
	__add__()	通过重写__add__()方法，可使自定义对象具有“+”功能
	__new__()	用于创建对象
	__init__()	对创建的对象进行初始化

特殊属性：

class A:
    pass
​
​
class B:
    pass
​
​
class C(A, B):
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
​
​
# 创建C类的对象
x = C('Jack', 20)   # x是C类型的一个实例对象
print(x.__dict__)   # 实例对象的属性字典
print(C.__dict__)
print(x.__class__)  # 输出对象所属的类 
print(C.__bases__)  # 输出父类的元组 (, )
print(C.__base__)   # 输出第一个父类 
print(C.__mro__)    # 输出类的层次结构 (, , , )
print(A.__subclasses__())   # 输出所有子类的列表

特殊方法：

__len__()、__add__()：

a = 20
b = 100
c = a + b
d = a.__add__(b)
print(c, d)
​
​
class Student:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
​
    def __add__(self, other):
        return self.name + other.name
​
    def __len__(self):
        return len(self.name)
​
​
stu1 = Student('张三')
stu2 = Student('李四')
s = stu1 + stu2  # 通过__add__()，实现了两个对象的加法运算 张三李四
print(s)
s = stu1.__add__(stu2)  # 张三李四
print(s)
print('——————————————————————————————')
lst = [11, 22, 33, 44]
print(len(lst)) # len是内容函数 结果为：4
print(lst.__len__())
print(len(stu1))    # 2

__new__()：

class Person(object):

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('__new__()被调用执行了，cls的id值为{0}'.format(id(cls)))
        obj = super().__new__(cls)
        print('创建的对象的id为：{0}'.format(id(obj)))
        return obj

    def __init__(self, name, age):
        print('__init__被调用了，self的id值为：{0}'.format(id(self)))
        self.name = name
        self.age = age


print('object类对象的id为：{0}'.format(id(object)))
print('Person类对象的id为：{0}'.format(id(Person)))

# 创建Person类的实例对象
p1 = Person('张三', 20)
print('p1这个Person实例对象的id：{0}'.format(id(p1)))
"""
结果为：
object类对象的id为：140732532743680
Person类对象的id为：1868263185088
__new__()被调用执行了，cls的id值为1868263185088
创建的对象的id为：1868269575952
__init__被调用了，self的id值为：1868269575952
p1这个Person实例对象的id：1868269575952
"""

用new创建的对象和通过p1创建的对象是同一个地址，说明是同一个

2、类的浅拷贝与深拷贝 2.1 变量的复制 *** 作

只是形成两个变量，实际上还是指向同一个对象

class CPU:
    pass


class Dosk:
    pass


class Computer:
    def __init__(self, cpu, disk):
        self.cpu = cpu
        self.disk = disk


# 变量的赋值
cpu1 = CPU()
cpu2 = cpu1
print(cpu1, id(cpu1))  # <__main__.CPU object at 0x0000015502101DC0> 1464618458560
print(cpu2, id(cpu2))  # <__main__.CPU object at 0x0000015502101DC0> 1464618458560

2.2 浅拷贝

Python拷贝一般都是浅拷贝，拷贝时，对象包含的子对象内容不拷贝，因此源对象与拷贝对象会引用用一个子对象

# 浅拷贝
disk = Disk()  # 创建一个Disk类的对象
computer = Computer(cpu1, disk)  # 创建一个Computer类的对象
import copy

computer2 = copy.copy(computer)
print(computer, computer.cpu, computer.disk)	
# <__main__.Computer object at 0x0000026B739A5E50> <__main__.CPU object at 0x0000026B739A5FD0> <__main__.Disk object at 0x0000026B739A5F70>
print(computer2, computer2.cpu, computer2.disk)	
# <__main__.Computer object at 0x0000026B739A5E50> <__main__.CPU object at 0x0000026B739A5FD0> <__main__.Disk object at 0x0000026B739A5F70>

2.3 深拷贝

使用copy模块的deepcopy函数，递归拷贝对象中包含的子对象，源对象和拷贝对象所有的子对象也不相同

# 深拷贝
computer3 = copy.deepcopy(computer)
print(computer, computer.cpu, computer.disk)
# <__main__.Computer object at 0x000001729D145E50> <__main__.CPU object at 0x000001729D145FD0> <__main__.Disk object at 0x000001729D145F70>
print(computer3, computer3.cpu, computer3.disk)
# <__main__.Computer object at 0x000001729D145C70> <__main__.CPU object at 0x000001729D145850> <__main__.Disk object at 0x000001729D1457F0>