一个小时带你学会Python

Python面向对象编程全攻略：从基础到进阶

一、面向对象核心思想

1.1 面向对象 vs 面向过程

• 面向过程：关注"如何一步步解决问题"（亲力亲为）
  • 示例：小明亲自完成"买配件-运输-组装"全流程
• 面向对象：关注"委托实体解决问题"（分工协作）
  • 示例：小明委托老王完成整个电脑组装流程
• 语言特性：Python/C#/Java等支持OO，C语言偏向过程式

1.2 类与对象的本质

• 类：具有相同特征和行为的对象集合（Dog类定义所有狗的共性）
• 对象：类的具体实例（每只狗都是Dog类的对象）
• 关系：类是模板（Dog），对象是实例（哮天犬/大黄）

二、类设计与对象管理

2.1 构造方法与魔术方法

class Dog:
    def __init__(self, name, color):  # 初始化方法
        self.name = name
        self.color = color
    
    def __str__(self):  # 字符串表示
        return f"{self.color}的{self.name}"

2.2 常用魔术方法速查表

方法名	触发时机	典型应用
__init__	对象初始化	属性赋值
__del__	对象销毁	资源释放
__add__	+运算	自定义加法逻辑
__eq__	==比较	内容比较替代地址
__str__	str()/print()	可读字符串格式

三、面向对象三大支柱

3.1 封装：数据保护机制

• 访问控制：

  class Person:
      def __init__(self, age):
          self.__age = age  # 私有属性
      
      @property
      def age(self):       # 安全访问器
          return self.__age
      
      @age.setter
      def age(self, value):
          if 0 <= value <= 150:
              self.__age = value
  

3.2 继承：代码复用利器

• 继承关系：

  class Animal:
      def speak(self):
          print("动物叫声")
  
  class Dog(Animal):  # 单继承
      def speak(self):  # 方法重写
          print("汪汪汪")
  
  class FlyingDog(Dog, Bird):  # 多继承
      pass
  

3.3 多态：接口统一性

def make_sound(animal):
    animal.speak()

dog = Dog()
cat = Cat()
make_sound(dog)  # 输出汪汪汪
make_sound(cat)  # 输出喵喵喵

四、高级特性解析

4.1 类属性与类方法

class Student:
    count = 0  # 类属性
    
    @classmethod
    def get_total(cls):
        return cls.count

s1 = Student()
s2 = Student()
Student.count = 100  # 通过类修改
print(s1.count)       # 输出100

4.2 静态方法与工具类

class MathUtils:
    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b

result = MathUtils.add(3, 5)  # 不需要实例化

4.3 异常处理机制

• 异常处理结构：

  try:
      num = int(input("输入数字："))
  except ValueError:
      print("请输入有效数字！")
  else:
      print(f"成功获取数字：{num}")
  finally:
      print("程序结束")
  

• 自定义异常：

  class AgeError(Exception):
      pass
  
  def set_age(age):
      if not (0 <= age <= 150):
          raise AgeError("年龄范围错误")
  

五、性能优化技巧

5.1 __slots__内存优化

class Point:
    __slots__ = ['x', 'y']  # 限制属性，节省内存
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

5.2 动态绑定特性

p = Point(1, 2)
p.z = 3  # 动态添加属性（仅当前实例有效）

结语：面向对象设计原则

• 高内聚低耦合：类内部高度相关，类间依赖最小化
• 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭
• 里氏替换：子类应能替换父类而不影响功能
• 接口隔离：设计细粒度的接口，避免臃肿

实践建议：从简单类设计开始，逐步引入继承和多态。通过封装保护数据，利用类方法管理共享状态，善用异常处理提升程序健壮性。