Python类与对象简介-优快云博客

类（Class）是创建对象的蓝图或模板。它定义了一组属性（变量）和方法（函数），这些属性和方法用于描述对象的状态和行为。
对象（Object）是类的实例。通过创建类的实例，可以访问类的属性和方法。
属性（Attribute）类的属性是属于类本身的变量，它们被该类的所有对象所共享；实例属性是定义在初始化方法__init__中的变量，每个对象都有自己独立的实例属性。
方法（Method）类的方法是定义在类内部的函数，它们可以操作对象的属性或者执行与类相关的操作。

二、类和对象的使用

使用class关键字定义类：

 class Person:
     def __init__(self, name, age):
         self.name = name
         self.age = age
 
     def say_hello(self):
         print(f"你好，我是{self.name}，我今年{self.age}岁。")

Person类有一个特殊的方法__init__，它是类的构造方法，用于初始化对象的属性。self参数代表类的实例本身，在类的方法中，通过self来访问对象的属性和其他方法。

通过调用类名来创建对象：

 p1 = Person("张三", 30)
 p2 = Person("李四", 25)

每个对象都有自己独立的实例属性，在本例中，p1和p2都有name和age属性。

访问对象的属性

 print(p1.name, p1.age)  # 输出：张三 30
 print(p2.name, p2.age)  # 输出：李四 25

使用点运算符（.）来访问对象的属性。

调用对象的方法

 p1.say_hello()  # 输出：你好，我是张三，我今年30岁。
 p2.say_hello()  # 输出：你好，我是李四，我今年25岁。

对象的方法可以访问和修改对象的属性。本例在say_hello方法中，通过self.name和self.age来访问对象的name和age属性，并将它们打印出来。

三、封装（Encapsulation）

封装是将数据（属性）和行为（方法）打包到一个类中，并隐藏其内部实现细节的过程。在Python 中，虽然没有像其他语言（如 Java）那样严格的访问控制修饰符，但是可以通过私有属性和方法来实现类似的数据隐藏。通常，使用双下划线前缀（__）来定义私有属性和方法，使其只能在类内部直接访问。在类外部很难直接访问这些属性和方法，但是可以通过暴露出来的接口（如本例中的get_age()和set_age()方法）访问属性、使用方法。

 class Person:
     def __init__(self, name):
         self.name = name
         self.__age = 18
 
     def say_hello(self):
         print(f"你好，我是{self.name}，我今年{self.__age}岁。")  # 在类内部可以直接访问__age属性
 
     def get_age(self):
         return self.__age
 
     def set_age(self, age):
         self.__age = age
 
 
 person = Person("张三")
 # 在类的外部可以通过get_age()和set_age()方法来访问和修改__age属性
 print(person.get_age())  # 输出： 18
 person.set_age(20)
 print(person.get_age())  # 输出： 20

四、继承（Inheritance）

继承是面向对象编程的重要概念，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。这样可以实现代码的复用，并且可以在子类中扩展或修改父类的功能。

1、单继承

一个子类只能继承一个父类。

 class Person:
     def __init__(self):
         self.name = "人"
         self.age = 25
         self.height = 170
 
     def say(self):
         print("我是{}，今年{}岁".format(self.name, self.age))
 
     def sing(self):
         print("人会唱歌")
 
 
 class Teacher(Person):  # 定义了一个Teacher类，它继承了Person类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "老师"
 
     def sing(self):
         print("老师会唱歌")
 
 
 teacher = Teacher()
 
 teacher.say()  # 输出：我是老师，今年25岁
 teacher.sing()  # 输出：老师会唱歌

在Teacher类的构造函数中，使用 super().__init__() 来调用父类Person的构造函数，初始化继承自父类的属性。sing方法在Person类的基础上进行了重写，以适应Teacher类的需求。

2、多继承

Python支持多继承，即一个子类可以继承多个父类。

 class Person:
     def __init__(self):
         self.name = "人"
         self.age = 25
         self.height = 170
 
     def say(self):
         print("我是{}，今年{}岁".format(self.name, self.age))
 
     def sing(self):
         print("人会唱歌")
 
 
 class Programmer(Person):  # 定义了一个Programmer类，它继承了Person类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "程序员"
 
     def coding(self):
         print("程序员会编程")
 
 
 class Teacher(Person):  # 定义了一个Teacher类，它继承了Person类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "老师"
 
     def sing(self):
         print("老师会唱歌")
 
 
 class Student(Programmer, Teacher):  # 定义了一个Student类，它继承Programmer类和Teacher类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "学生"
 
     def sing(self):
         print("学生会唱歌")
 
 
 student = Student()
 student.say()  # 输出：我是学生，今年25岁
 student.sing()  # 输出：学生会唱歌
 student.coding()  # 输出：程序员会编程

在本例中，我们定义了一个Student类，它既继承自Teacher类，又继承自另一个Programmer类。在多继承的情况下，先在当前类中查找方法，然后按照继承顺序在父类中查找，直到找到方法或者引发AttributeError。

五、多态（Polymorphism）

多态是指同一个方法调用由于对象不同可能会产生不同的行为。具体来说，多态允许将子类的对象视为父类类型的对象使用，并且可以调用父类中定义的方法，而实际执行的是子类覆盖后的方法。这种机制使得程序可以在运行时动态地改变对象的行为，增加了代码的灵活性和可扩展性。

 class Person:
     def __init__(self):
         self.name = "人"
 
     def sing(self):
         print("人会唱歌")
 
 
 class Teacher(Person):  # 定义了一个Teacher类，它继承了Person类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "老师"
 
     def sing(self):
         print("老师会唱歌")
 
 
 class Student(Person):  # 定义了一个Student类，它继承Person类的属性和方法
     def __init__(self):
         super().__init__()
         self.name = "学生"
 
 def singing(a):
     a.sing()
 
 singing(Person())  # 输出：人会唱歌
 singing(Teacher())  # 输出：老师会唱歌
 singing(Student())  # 输出：人会唱歌

在本例中，Teacher和Student类都继承自Person类，并重写了sing方法。通过singing函数，我们传入不同的对象（Person、Teacher和Student），并调用相同的sing方法，但实际执行的是子类中重写的方法。

六、魔法方法、类方法和静态方法

1、魔法方法（Magic Methods）

魔法方法（也称为特殊方法或双下划线方法）是Python中一系列以双下划线（__）开头和结尾的方法。这些方法具有特殊的意义，用于实现Python中的某些内置操作。例如：

__new__：用于创建类的实例。
__init__：构造函数，用于初始化对象。
__del__ ：它在对象被垃圾回收之前调用，主要用途是进行清理工作，比如关闭文件、释放资源等。

魔法方法的主要作用是为类提供定制的行为，使类的行为更加符合预期，同时增强了代码的可读性和灵活性。

2、类方法（Class Methods）

类方法是使用@classmethod装饰器定义的方法，它的第一个参数是类本身（通常命名为cls），而不是实例对象（self）。

 class Person:
     count = 0
 
     def __init__(self, name, age):
         self.name = name
         self.age = age
         Person.count += 1
 
     @classmethod  # 使用装饰器变成一个类方法
     def get_count(cls):  # 第一个参数命名为cls
         return cls.count
 
 
 p1 = Person("张三", 30)
 p2 = Person("李四", 24)
 print(Person.get_count())  # 输出：2

类方法通常用于执行与类相关的操作，如访问类属性、创建类实例等，不能直接访问实例属性。由于类方法不依赖于实例对象，因此可以在不创建实例的情况下调用它们。

3、静态方法（Static Methods）

静态方法是通过@staticmethod装饰器定义的方法，它既不接收类本身（cls）也不接收实例（self）作为参数。静态方法通常用于定义与类或实例无关的辅助函数。

 class Person:
     def __init__(self, name, age):
         self.name = name
         self.age = age
 
     @staticmethod
     def eat():
         print("吃饭")
 
 
 print(Person.eat())  # 输出：吃饭

静态方法通常用于实现那些与类相关但不依赖于类或实例的逻辑。由于静态方法与类和实例都无关，因此它们不能访问类属性或实例属性。