面向对象(Object oriented Programming,OOP)编程的思想主要是针对大型软件设计而来的。面向对象编程使程序的扩展性更强、可读性更好,使的编程可以像搭积木一样简单。
面向对象编程将数据和操作数据相关的方法封装到对象中,组织代码和数据的方式更加接近人的思维,从而大大提高了编程的效率。
Python 完全采用了面向对象的思想,是真正面向对象的编程语言,完全支持面向对象的基本功能,例如:继承、多态、封装等。
Python 中,一切皆对象。我们在前面学习的数据类型、函数等,都是对象。
注:Python 支持面向过程、面向对象、函数式编程等多种编程范式。
面向对象和面向过程区别
·面向过程(Procedure Oriented)思维
面向过程编程更加关注的是“程序的逻辑流程”,是一种“执行者”思维,适合编写小规模的程序。
面向过程思想思考问题时,我们首先思考“怎么按步骤实现?”并将步骤对应成方法,一步一步,最终完成。 这个适合简单任务,不需要过多协作的情况下。比如,如何开车?我们很容易就列出实现步骤:
1. 发动车 2. 挂挡 3.踩油门 4. 走你
面向过程适合简单、不需要协作的事务。 但是当我们思考比较复杂的问题,比如“如何造车?”,就会发现列出 1234 这样的步骤,是不可能的。那是因为,造车太复杂,需要很多协作才能完成。此时面向对象思想就应运而生了。
·面向对象(Object Oriented)思维
面向对象更加关注的是“软件中对象之间的关系”,是一种“设计者”思维,适合编写大规模的程序。
面向对象(Object)思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是“怎么设计这个事物?” 比如思考造车,我们就会先思考“车怎么设计?”,而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。
面向对象方式思考造车,发现车由如下对象组成:
- 轮胎
- 发动机
- 车壳
- 座椅
- 挡风玻璃
为了便于协作,我们找轮胎厂完成制造轮胎的步骤,发动机厂完成制造发动机的步骤;这样,发现大家可以同时进行车的制造,最终进行组装,大大提高了效率。但是,具体到轮胎厂的一个流水线操作,仍然是有步骤的,还是离不开面向过程思想!
因此,面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。 但是,具体到实现部分的微观操作(就是一个个方法),仍然需要面向过程的思路去处理。
我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程!
· 面向对象思考方式
遇到复杂问题,先从问题中找名词(面向过程更多的是找动词),然后确立这些名词哪些可以作为类,再根据问题需求确定的类的属性和方法,确定类之间的关系。
· 面向对象和面向过程的总结
- 都是解决问题的思维方式,都是代码组织的方式。
- 解决简单问题可以使用面向过程
- 解决复杂问题:宏观上使用面向对象把握,微观处理上仍然是面向过程。
对象的进化
随着编程面临的问题越来越复杂,编程语言本身也在进化,从主要处理简单数据开始,随着数据变多进化“数组”; 数据类型变复杂,进化出了“结构体”; 处理数据的方式和逻辑变复杂,进化出了“对象”。
- 简单数据
像 30,40,50.4 等这些数字,可以看做是简单数据。最初的计算机编程,都是像这样的数字。
- 数组
将同类型的数据放到一起。比如:整数数组[20,30,40],浮点数数组[10.2, 11.3, 12.4],字符串数组:[“aa”,”bb”,”cc”]
- 结构体
将不同类型的数据放到一起,是 C 语言中的数据结构。比如:
struct resume{ int age;
char name[10];
double salary;
};
类的定义
我们把对象比作一个“饼干”,类就是制造这个饼干的“模具”。
我们通过类定义数据类型的属性(数据)和方法(行为),也就是说,“类将行为和状态打包在一起”。
对象是类的具体实体,一般称为“类的实例”。类看做“饼干模具”,对象就是根据这个“模具”制造出的“饼干”。
从一个类创建对象时,每个对象会共享这个类的行为(类中定义的方法),但会有自己的属性值(不共享状态)。更具体一点:“方法代码是共享的,属性数据不共享”。
Python 中,“一切皆对象”。类也称为“类对象”,类的实例也称为“实例对象”。
定义类的语法格式如下: class 类名:类体
要点如下:
- 类名必须符合“标识符”的规则;一般规定,首字母大写,多个单词使用“驼峰原则”。
- 类体中我们可以定义属性和方法。
- 属性用来描述数据,方法(即函数)用来描述这些数据相关的操作。
__init__构造方法和__new__方法
类是抽象的,也称之为“对象的模板”。我们需要通过类这个模板,创建类的实例对象,然后才能使用类定义的功能。
我们前面说过一个 Python 对象包含三个部分:id(identity 识别码)、type(对象类型)、 value(对象的值)。
现在,我们可以更进一步的说,一个 Python 对象包含如下部分:
-
- id(identity 识别码)
- type(对象类型)
- value(对象的值)
(1) 属性(attribute) (2) 方法(method)
创建对象,我们需要定义构造函数__init__()方法。构造方法用于执行“实例对象的初始化工作”,即对象创建后,初始化当前对象的相关属性,无返回值。
__init__()的要点如下:
注:
1. Python 中的 self 相当于 C++中的 self 指针,JAVA 和 C#中的 this 关键字。Python 中, self 必须为构造函数的第一个参数,名字可以任意修改。但一般遵守惯例,都叫做 self。
- 名称固定,必须为:__init__()
- 第一个参数固定,必须为:self。 self 指的就是刚刚创建好的实例对象。
- 构造函数通常用来初始化实例对象的实例属性,如下代码就是初始化实例属性:name 和 score。
- 通过“类名(参数列表)”来调用构造函数。调用后,将创建好的对象返回给相应的变量。
-
比如:s1 = Student('张三', 80)
- __init__()方法:初始化创建好的对象,初始化指的是:“给实例属性赋值”
- __new__()方法: 用于创建对象,但我们一般无需重定义该方法。
- 如果我们不定义__init__方法,系统会提供一个默认的__init__方法。如果我们定义了带参的__init__方法,系统不创建默认的__init__方法。
实例属性和实例方法
实例属性是从属于实例对象的属性,也称为“实例变量”。他的使用有如下几个要点:
- 实例属性一般在__init__()方法中通过如下代码定义: self.实例属性名 = 初始值
- 在本类的其他实例方法中,也是通过 self 进行访问: self.实例属性名
- 创建实例对象后,通过实例对象访问:
obj01 = 类名() #创建对象,调用__init__()初始化属性
obj01.实例属性名 = 值 #可以给已有属性赋值,也可以新加属性
实例方法是从属于实例对象的方法。实例方法的定义格式如下: def 方法名(self [, 形参列表]):函数体
方法的调用格式如下:
对象.方法名([实参列表])
要点:
- 定义实例方法时,第一个参数必须为 self。和前面一样,self 指当前的实例对象。
- 调用实例方法时,不需要也不能给 self 传参。self 由解释器自动传参。
函数和方法的区别
- 都是用来完成一个功能的语句块,本质一样。
- 方法调用时,通过对象来调用。方法从属于特定实例对象,普通函数没有这个特点。
- 直观上看,方法定义时需要传递 self,函数不需要。
类对象
我们在前面讲的类定义格式中,“class 类名:”。实际上,当解释器执行 class 语句时,就会创建一个类对象。
类属性
类属性是从属于“类对象”的属性,也称为“类变量”。由于,类属性从属于类对象,可以被所有实例对象共享。
类属性的定义方式:
class 类名:
类变量名= 初始值
在类中或者类的外面,我们可以通过:“类名.类变量名”来读写。
类方法
类方法是从属于“类对象”的方法。类方法通过装饰器@classmethod 来定义,格式如下:
@classmethod
def 类方法名(cls [,形参列表]) :函数体要点如下:
- @classmethod 必须位于方法上面一行
- 第一个 cls 必须有;cls 指的就是“类对象”本身;
- 调用类方法格式:“类名.类方法名(参数列表)”。 参数列表中,不需要也不能给 cls 传值。
- 类方法中访问实例属性和实例方法会导致错误
- 子类继承父类方法时,传入 cls 是子类对象,而非父类对象
静态方法
Python 中允许定义与“类对象”无关的方法,称为“静态方法”。
“静态方法”和在模块中定义普通函数没有区别,只不过“静态方法”放到了“类的名字空间里面”,需要通过“类调用”。
静态方法通过装饰器@staticmethod 来定义,格式如下:
@staticmethod
def 静态方法名([形参列表]) :函数体要点如下:
- @staticmethod 必须位于方法上面一行
- 调用静态方法格式:“类名.静态方法名(参数列表)”。
- 静态方法中访问实例属性和实例方法会导致错误
__del__方法(析构函数)和垃圾回收机制
__del__方法称为“析构方法”,用于实现对象被销毁时所需的操作。比如:释放对象占用的资源,例如:打开的文件资源、网络连接等。
Python 实现自动的垃圾回收,当对象没有被引用时(引用计数为 0),由垃圾回收器调用__del__方法。
我们也可以通过 del 语句删除对象,从而保证调用__del__方法。
系统会自动提供__del__方法,一般不需要自定义析构方法。
__call__方法和可调用对象
定义了__call__方法的对象,称为“可调用对象”,即该对象可以像函数一样被调用。
随堂练习
#类
class Student:
company="12345" #类属性
def __init__(self,name,score):
self.name =name
self.score=score
def say_score(self):
print("{0}的分数是:{1}".format(self.name,self.score))
@classmethod
def PrintCompany(cls):
print(cls.company) #类方法
@staticmethod
def add(a,b):
print("{0}+{1}={2}".format(a,b,a+b)) #静态方法
def __del__(self):
print("销毁对象:{0}".format(self)) #析构方法
s1= Student("丁宣豪",100)
s1.say_score()
Student.say_score(s1) #解释器解释
s1.age=18
s1.address="tai zhou" #新加的属性
print(s1.__dict__)
stu2=Student
s2=stu2("ding xuan hao",99)
s2.say_score()
# del s2 #测试析构函数
s1(4400)
#测试可调用方法 __call__()
class Company:
def __call__(self,salary):
print("算工资啦!!")
yearSalary=salary*12
daySalary=salary//27.5
return dict(yearSalary=yearSalary,daySalary=daySalary)
s1=Company()
print(s1(2000))