【Python入门】面向对象编程：类/对象/继承/多态/封装，一文全掌握

唐叔在学习

已于 2025-04-21 00:14:07 修改

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分类专栏： # 唐叔学Python 文章标签： python类面向对象封装继承多态类方法静态方法属性可见性

于 2025-04-13 15:55:17 首次发布

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🔥本文专栏：唐叔学Python
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各位优快云的小伙伴们大家好，我是唐叔。今天我将用最接地气的方式，带大家系统掌握Python面向对象编程的核心要点，从基础概念到高级封装技巧一网打尽。

文章目录

一、为什么需要类和对象？

类和对象就像乐高积木的设计图纸和具体积木。在实际开发中，它们能帮助我们：

封装复杂逻辑：数据与操作打包
代码复用：通过继承减少重复
提高可维护性：组织结构更清晰

二、类和对象基础操作

1. 定义类和创建对象

# 定义一个简单的类
class Dog:
    # 类属性（所有实例共享）
    species = "Canis familiaris"

    # 初始化方法（构造函数）
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性
        self.name = name  
        self.age = age

    # 实例方法
    def bark(self):
        print(f"{self.name} says: Woof!")

# 创建对象（实例化）
my_dog = Dog("Buddy", 3)
your_dog = Dog("Lucy", 5)

# 访问属性和调用方法
print(my_dog.name)  # 输出: Buddy
my_dog.bark()      # 输出: Buddy says: Woof!

关键点：

__init__是构造函数
self代表当前实例
类属性共享，实例属性独立

2. 使用场景

电商系统：Product/User类
游戏开发：Player/Enemy类
GUI编程：Button/Window类

三、类的进阶特性

1. 动态属性操作

除了可以使用类自身已定义的属性，也可以在操作对象时，动态添加属性。

class DynamicClass:
    pass

obj = DynamicClass()

# 动态添加属性
obj.new_attr = "动态添加的值"
print(obj.new_attr)  # 输出: 动态添加的值

# 动态删除属性
del obj.new_attr

注意：如果不希望使用对象时，可以添加动态属性，可以在定义类时使用 __slots__ 魔法来约束。

class DynamicClass:
    __slots__ = ('old_attr')

    def __init__(self, old_attr):
        self.old_attr = old_attr

obj = DynamicClass('old_attr')

# 动态添加属性
obj.new_attr = "动态添加的值" # AttributeError

2. 静态方法和类方法

方法类型	装饰器	第一个参数	访问权限
实例方法	无	self	实例和类属性
类方法	@classmethod	cls	仅类属性
静态方法	@staticmethod	无	无属性访问

代码示例：

class MyClass:
    @staticmethod
    def static_method():
        print("这是静态方法，不需要self/cls参数")

    @classmethod
    def class_method(cls):
        print(f"这是类方法，可以访问类属性 {cls.__name__}")

# 调用方式
MyClass.static_method()
MyClass.class_method()

四、面向对象高级特性

1. 继承与多态

# 父类（基类）
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        raise NotImplementedError("子类必须实现这个方法")

# 子类（派生类）
class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says Meow!"

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says Woof!"

# 多态演示
animals = [Cat("Kitty"), Dog("Buddy")]
for animal in animals:
    print(animal.speak())

2. 方法重写

子类可以重写父类已经声明的方法，当然，也可以在重写时，通过 super() 调用父类的方法。

class Parent:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def show(self):
        print(f"Value: {self.value}")

class Child(Parent):
    def __init__(self, value, extra):
        super().__init__(value)  # 调用父类初始化
        self.extra = extra

    def show(self):  # 方法重写
        super().show()  # 调用父类方法
        print(f"Extra: {self.extra}")

child = Child(10, "额外信息")
child.show()

五、类的封装与属性可见性

1. 三种可见性级别

命名方式	示例	说明
无下划线	`public_attr`	完全公开
单下划线前缀	`_protected`	约定保护，不建议外部访问
双下划线前缀	`__private`	名称修饰，不能直接访问

代码示例

class BankAccount:
    def __init__(self, account_holder, balance):
        self.account_holder = account_holder  # 公开属性
        self._balance = balance  # 受保护属性（单下划线约定）
        self.__secret_code = 1234  # 名称修饰（双下划线）

    def get_balance(self):
        return self._balance

    def __internal_check(self):
        print("执行内部检查...")

# 使用示例
account = BankAccount("唐叔", 10000)

print(account.account_holder)  # 可以访问
print(account._balance)       # 可以访问但不建议（约定）
# print(account.__secret_code)  # 报错：AttributeError
print(account._BankAccount__secret_code)  # 可以访问（名称修饰后）

注意：Python没有真正的"私有"概念，它遵循"我们都是成年人"(We are all consenting adults here)原则，成年人可以为自己的行为负责，而不是通过Python语言进行约束。
所以，实际上私有需求，也是可以通过类似 account._BankAccount__secret_code 进行访问的。

2. @property实现安全访问

通过 @property 可以将方法转换为对象的属性进行使用。

class Temperature:
    def __init__(self, celsius):
        self._celsius = celsius  # 受保护属性

    @property
    def celsius(self):
        """Getter方法"""
        return self._celsius

    @celsius.setter
    def celsius(self, value):
        """Setter方法"""
        if value < -273.15:
            raise ValueError("温度不能低于绝对零度")
        self._celsius = value

    @property
    def fahrenheit(self):
        """只读属性"""
        return self._celsius * 9/5 + 32

# 使用示例
temp = Temperature(25)
print(temp.celsius)    # 25
temp.celsius = 30      # 通过setter
print(temp.fahrenheit) # 86.0
# temp.fahrenheit = 100  # 报错：AttributeError