面向过程: 把计算机程序视为一系列的命令集合,即一组函数的顺序执行。
为了简化程序设计,即把大块函数通过切割成小块函数来降低系统的复杂度。
面向对象编程: Object Oriented Programming,简称OOP,是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元,一个对象包含了数据和操作数据的函数。
面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合,而每个对象都可以接收其他对象发过来的消息,并处理这些消息,计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。
面向对象的设计思想是抽象出Class,根据Class创建Instance。
class区别于函数的是:既要包含数据,又要包含操作数据的方法
类:抽象的模板
实例:根据类创建出来的一个个具体的对象
在Python中,所有数据类型都可以视为对象,当然也可以自定义对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类(Class)的概念。
1. __init__
方法
- 第一个参数永远是
self
,表示创建的实例本身
因此, 在__init__
方法内部,就可以把各种属性绑定到self
,因为self
就指向创建的实例本身。 - 实例化的时候,self不需要传,Python解释器自己会把实例变量传进去。
2.实例化
- 类是创建实例的模板,而实例则是一个一个具体的对象,各个实例拥有的数据都互相独立,互不影响;
- 方法就是与实例绑定的函数,和普通函数不同,方法可以直接访问实例的数据;
- 通过在实例上调用方法,我们就直接操作了对象内部的数据,但无需知道方法内部的实现细节。
- 和静态语言不同,Python允许对实例变量绑定任何数据,也就是说,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 --age是实例化之后声明的变量,所以另一个实例不一定能拥有
>>> bart.age
8
>>> lisa.age
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'```
3.访问限制-私有变量
私有变量: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'
但是如果外部代码要获取name和score怎么办?可以给Student类增加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
如果又要允许外部代码修改score怎么办?可以再给Student类增加set_score
方法:
class Student(object):
...
def set_score(self, score):
self.__score = score
注意
- 特殊变量
__xxx__
: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。——不建议使用 - _xx:以一个下划线开头的实例变量名,比如
_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”。 - __xx: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
——不同版本可能不一样,不建议直接访问,可以通过方法来获取或者设置。
4.继承和多态
4.1继承
在OOP程序设计中,当我们定义一个class的时候,可以从某个现有的class继承,新的class称为子类(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。
继承的好处: 子类获得了父类的全部功能,子类实例可以直接调用父类方法。
4.2多态
子类和父类存在相同名字的方法时,子类调用这个方法的时候,子类的方法覆盖父类的方法,总是调用子类的方法。
当我们定义一个class的时候,我们实际上就定义了一种数据类型。
判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断
>>> isinstance(a, list)
True
>>> isinstance(b, Animal)
True
>>> isinstance(c, Dog)
True
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。
动态语言的“鸭子类型”,它并不要求严格的继承体系,一个对象只要“看起来像鸭子,走起路来像鸭子”,那它就可以被看做是鸭子。(具体例子看参考文档)
多态真正的威力:调用方只管调用,不管细节
5.获取对象信息
当我们拿到一个对象的引用时,如何知道这个对象是什么类型、有哪些方法呢?
5.1type()
判断对象类型
>>> type(abs)
<class 'builtin_function_or_method'> ——abs是函数、方法
>>> type(a)
<class '__main__.Animal'> ——a是类Animal的实例化对象?
5.2isinstance()
判断的是一个对象是否是该类型本身,或者位于该类型的父继承链上。
>>> isinstance(h, Husky)
True
5.3dir()
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']
5.4getattr()、setattr()以及hasattr()
>>> class MyObject(object):
... def __init__(self):
... self.x = 9
... def power(self):
... return self.x * self.x
...
>>> obj = MyObject()
判断是否有对应的属性
>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗?
True
>>> obj.x
9
>>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗?
False
设置属性
>>> 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
获取不存在的属性
>>> getattr(obj, 'z') # 获取属性'z' ---如果试图获取不存在的属性,会抛出AttributeError的错误
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'MyObject' object has no attribute 'z'
>>> getattr(obj, 'z', 404) # 获取属性'z',如果不存在,返回默认值404
404
获取对象的方法
>>> 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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假设我们希望从文件流fp中读取图像,我们首先要判断该fp对象是否存在read方法,如果存在,则该对象是一个流,如果不存在,则无法读取。hasattr()
就派上了用场。
def readImage(fp):
if hasattr(fp, 'read'):
return readData(fp)
return None
6.实例属性和类属性
6.1实例绑定属性:
- 实例变量
- self变量
class Student(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
s = Student('Bob')
s.score = 90
6.2类属性
class Student(object):
name = 'Student'
这个属性虽然归类所有,但类的所有实例都可以访问到
>>> 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
注意:从上面的例子可以看出,在编写程序的时候,千万不要对实例属性和类属性使用相同的名字,因为相同名称的实例属性将屏蔽掉类属性,但是当你删除实例属性后,再使用相同的名称,访问到的将是类属性。
类属性在类中引用方法如下:
class Student:
count = 0
def __init__(self,name):
self.name = name
Student.count += 1 # 类属性在类中也是 类名.类属性
class Student(object):
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) ---实例化,self不需要传,Python解释器自己会
>>> bart ---把实例变量传进去
<__main__.Student object at 0x10a67a590>
>>> Student
<class '__main__.Student'>
>>> bart.name = 'Bart Simpson' ---给实例bart绑定一个name属性
>>> bart.name
'Bart Simpson'