python学习--关注容易被忽略的知识点--（五）面向对象编程

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原创最新推荐文章于 2026-07-20 15:28:01 发布 311 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Python中self用法详解 Python中类、实例以及self的详解阅读详情

本系列文章回顾了 python大部分关键的知识点，关注那些容易被忽略的知识点。适用于有一定python基础的python学习者。
本系列文章主要参考廖雪峰的python学习网站。该学习网站内容全面，通俗易懂，强烈推荐初学者在这个网站学习python。

全系列：
（一）python基础
（二）函数
（三）高级特性
（四）函数式编程
（五）面向对象编程

文章目录

面向对象编程

面向对象编程

数据封装、继承和多态是面向对象的三大特点。

类和实例

面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance），必须牢记类是抽象的模板，比如Student类，而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

数据封装

每个实例拥有各自的数据，通过函数访问这些数据，从而将数据封装起来。

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
        
    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))
    
    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'

“封装”的另一个好处是可以增加新的方法，比如get_grade。

其他

Python允许对实例变量绑定任何数据。
对于两个实例变量，虽然它们都是同一个类的不同实例，但拥有的变量名称都可能不同。

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> lisa = Student('Lisa Simpson', 87)
>>> bart.age = 8
>>> bart.age
8
>>> lisa.age
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'

访问限制

从前面Student类的定义来看，外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.score
59
>>> bart.score = 99
>>> bart.score
99

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态，这样通过访问限制的保护，代码更加健壮。

如果外部需要获取或修改name和score的值，可以增加get_name和get_score这样的方法。

class Student(object):
    ...
    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score
    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')

在set_score函数中还可以进行参数检查，加强了程序的鲁棒性。

Python中，变量名类似__xxx__的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量。
特殊变量是可以直接访问的，不是private变量，所以，不能用__name__、__score__这样的变量名。
还有以单下划线开头的，如_name，这样的实例变量外部是可以访问的，但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的变量时，意思就是，“虽然我可以被访问，但是，请把我视为私有变量，不要随意访问。
双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢？其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name，所以，仍然可以通过_Student__name来访问__name变量：

>>> bart._Student__name
'Bart Simpson'

Python本身没有任何机制阻止你干坏事，一切全靠自觉。

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.get_name()
'Bart Simpson'
>>> bart.__name = 'New Name' # 设置__name变量！
>>> bart.__name
'New Name'

表面上看，外部代码“成功”地设置了__name变量，但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量！内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name，而外部代码给bart新增了一个__name变量

>>> bart.get_name() # get_name()内部返回self.__name
'Bart Simpson'

继承和多态

继承可以获得父类的全部功能。继承可以增加自己的方法，也可以重写（覆盖）父类的方法。（python中的重写和重载：https://www.cnblogs.com/Hondsome/p/5962889.html）
在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类。但是，反过来就不行。
对于一个变量，我们只需要知道它是Animal类型，无需确切地知道它的子类型，就可以放心地调用run()方法，而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上，由运行时该对象的确切类型决定，这就是多态真正的威力：
调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则：
- 对扩展开放：允许新增Animal子类；
- 对修改封闭：不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')

class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('Cat is running...')
        
class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print('Tortoise is running slowly...')
        
def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()
    
# test
>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...
>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...
>>> run_twice(Tortoise())
Tortoise is running slowly...
Tortoise is running slowly...

获取对象信息

type()

判断对象类型，使用type()函数。

>>> type(123)
<class 'int'>
>>> type('str')
<class 'str'>
>>> type(None)
<type(None) 'NoneType'>

如何判断一个对象是否是函数?

>>> import types
>>> def fn():
...     pass
...
>>> type(fn)==types.FunctionType
True
>>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType
True
>>> type(lambda x: x)==types.LambdaType
True
>>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType
True

isinstance()

对于class的继承关系来说，使用type()就很不方便。我们要判断class的类型，可以使用isinstance()函数。

# 判断类和继承关系
>>> a = Animal()
>>> d = Dog()
>>> h = Husky()
>>> isinstance(h, Husky)
True
>>> isinstance(h, Dog)
True
>>> isinstance(h, Animal)
True
# 判断常见数据类型
>>> isinstance('a', str)
True
>>> isinstance(123, int)
True
>>> isinstance(b'a', bytes)
True
# 判断一个变量是否是某些类型中的一种
>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple))
True
>>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple))
True

dir()

如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个包含字符串的list，比如，获得一个str对象的所有属性和方法。

>>> dir('ABC')
['__add__', '__class__',..., '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold',..., 'zfill']

配合getattr()、setattr()以及hasattr()，我们可以直接操作一个对象的状态:

>>> class MyObject(object):
...     def __init__(self):
...         self.x = 9
...     def power(self):
...         return self.x * self.x
...
>>> obj = MyObject()

# 操作对象的属性
>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗？
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
False
>>> setattr(obj, 'y', 19) # 设置一个属性'y'
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗？
True
>>> getattr(obj, 'y') # 获取属性'y'
19
>>> obj.y # 获取属性'y'
19
>>> getattr(obj, 'z', 404) # 获取属性'z'，如果不存在，返回默认值404
404

# 获得对象的方法
>>> hasattr(obj, 'power') # 有属性'power'吗？
True
>>> getattr(obj, 'power') # 获取属性'power'
<bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>>
>>> fn = getattr(obj, 'power') # 获取属性'power'并赋值到变量fn
>>> fn # fn指向obj.power
<bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>>
>>> fn() # 调用fn()与调用obj.power()是一样的
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实例属性和类属性

类属性属于类所有，所有实例共享一个属性。

# 类属性
class Student(object):
    name = 'Student'
...
>>> s = Student() # 创建实例s
>>> print(s.name) # 打印name属性，因为实例并没有name属性，所以会继续查找class的name属性
Student
>>> print(Student.name) # 打印类的name属性
Student
>>> s.name = 'Michael' # 给实例绑定name属性
>>> print(s.name) # 由于实例属性优先级比类属性高，因此，它会屏蔽掉类的name属性
Michael
>>> print(Student.name) # 但是类属性并未消失，用Student.name仍然可以访问
Student
>>> del s.name # 如果删除实例的name属性
>>> print(s.name) # 再次调用s.name，由于实例的name属性没有找到，类的name属性就显示出来了
Student