[Python学习篇] Python面向对象——类

面向对象是什么？

面向对象（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程范式，它使用“对象”来设计应用程序和计算机程序。OOP的核心概念包括类（Class）、对象（Object）、封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）、多态（Polymorphism）等。

类是什么？

在 Python 中，类是一种创建对象的模板，定义了对象的属性和方法。通过类可以创建具有相同属性和行为的对象实例。

什么是属性？

属性即是特征，比如：人类的名字、年龄、身高、体重...等特征。

什么是方法？

方法即是动作，比如：人类吃饭、搬砖...等行为。

定义类

语法：

class 类名(父类名):

    属性
    初始化方法

    实例方法
    ......

注意：

类名要满足标识符命名规则，同时要遵循大驼峰命名习惯。类名后面的小括号`()`是写继承的类名的。如果没有继承，可以省略小括号，比如 `class 类名:`

示例：定义类，并使用类创建对象

# 创建类
class Test:# 定义属性name = "我是变量，在类中我叫属性"# 定义初始化方法def __init__(self):print("我是初始化方法")# 定义实例方法def test(self):print("我是普通函数，在类中我叫实例方法")# 使用类
# 通过类创建的变量，这里叫做对象
test = Test()  # 使用类创建一个对象，这里创建对象时使用的是初始化方法
print(test.name)  # 使用类中的属性
print(test.test())  # 使用类中的实例方法

self 讲解

class Test:name = "我是变量，在类中我叫属性"# self 是指向这个类的对象，用于引用调用类中的属性和方法。def test(self):# 比如我在类中想使用类中的属性或者方法。# print(name) #这种方法语法报错print(self.name)  # self.name 可以调用成功test = Test()
test.test()

类外面添加对象属性

语法：

对象名.属性名 = 值

示例：

class Test:name = "Tom"test = Test()
# 添加属性
test.age = 18# 使用属性
print(test.age)

类里面使用对象属性/方法

语法：

self.属性名

self.方法名()

示例：

class Test:def hello(self):# 类中使用类外的属性print(self.age)test = Test()
# 类外添加属性
test.age = 18print(test.hello())

魔法方法

在Python中， __xx__() 的函数叫做魔法方法（Magic Methods），也被称为双下划线方法（Dunder Methods），指的是具有特殊功能的函数，并与 Python 的内置操作符和函数交互。

`__init__` 初始化方法，构造函数。

class Test:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agetest = Test('Tom', 18)
print(test.name)  # Tom
print(test.age)  # 18

`__dict__` 打印对象的所有属性值。vars()也是这个作用。

class Test:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agetest = Test('Tom', 18)
print(test.__dict__)  # {'name': 'Tom', 'age': 18}
print(vars(test))  # {'name': 'Tom', 'age': 18}

`__str__`  print 打印对象时以字符串表示形式。同比java中的toString方法

class Test:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __str__(self):return f'Test(name={self.name}, age={self.age})'test = Test('Tom', 18)
print(test)  # Test(name=Tom, age=18)
print(test.__str__())  # Test(name=Tom, age=18)
print(str(test))  # Test(name=Tom, age=18)

`__repr__` 与 __srt__类似，下面是它们的比较

class Test:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __str__(self):return f'Test(name={self.name}, age={self.age})'def __repr__(self):return f'Person({self.name!r}, {self.age!r})'test = Test('Tom', 18)
print(test)  # Test(name=Tom, age=18)
print(repr(test))  # Person('Tom', 18)

`__call__` 可以让对象像方法一样被调用。作用是可以隐式的调用类中其他的方法，已经由call显示的调用了其他方法。

class Test:name = 'Tom'def __call__(self):self.hello()def hello(self):print(f"hello {self.name}")test = Test()
# 我们想调用类中的 hello 方法时，可以直接这样调用，hello已经由call调用了
test()  # hello Tom

`__del__` 析构函数，在对象被垃圾回收(或者我们主动使用del函数)时被调用。用于执行一些清理操作，例如关闭文件、释放资源等。

class Test:name = 'Tom'def __del__(self):# 这里可以写一些关闭资源的操作print(f"对象已经被删除.")test = Test()
del test  # 对象已经被删除.

Python中还有什么很多魔法方法，这里就不一一演示了。

私有属性和私有方法

在Python中，私有权限（Private Access）用于限制类属性和方法的访问，即私有属性和私有方法。使其只能在类内部使用。这是通过命名约定和名称改写（name mangling）机制来实现的。

_ 单下划线 （受保护）

单下划线前缀表示“受保护的”变量或方法。这是一种约定，表示这些变量或方法不应该不推荐在类外部直接使用，虽然它们仍然可以被访问。

示例：

class Hello:def __init__(self):self._protected_var = "我是受保护的属性"def _protected_method(self):return "我是受保护的方法"hello = Hello()
# 依然可以访问到，但是不推荐不应该访问
print(hello._protected_var)          # 输出：我是受保护的属性
print(hello._protected_method())     # 输出：我是受保护的方法
__ 双下划线 （私有）

双下划线前缀用于实现名称改写（name mangling），使得属性或方法在类外部无法轻易访问。Python会将这些名称改写为 _ClassName__variableName 的形式，从而实现基本的私有化。

示例：

get 私有属性

class Hello:__private_var = "我是私有的属性"def __private_method(self):return "我是私有的方法"# 用于访问私有属性def get_private_var(self):return self.__private_var# 用于访问私有方法def get_private_method(self):return self.__private_method()hello = Hello()
# 以下访问会报错
# print(hello.__private_var)      # 出异常 AttributeError
# print(hello.__private_method()) # 出异常 AttributeError# 方式一：
# 通过类内部方法间接访问
print(hello.get_private_var())          # 输出：我是私有的属性
print(hello.get_private_method())       # 输出：我是私有的方法# 方式二：
# 通过名称改写访问，改写规则是 `_类名__变量方法名`
print(hello._Hello__private_var)        # 输出：我是私有的属性
print(hello._Hello__private_method())   # 输出：我是私有的方法

set 私有属性

class Hello:__private_var = "20"# 获取私有属性值def get_private_var(self):return self.__private_var# 修改私有属性值def set_private_var(self, __private_var):self.__private_var = __private_varhello = Hello()# 获取修改前的数据
print(hello.get_private_var())  # 20# 修改数据
hello.set_private_var("10")# 获取修改后的数据
print(hello.get_private_var())  # 10

类属性和实例属性

类属性

Python类属性就是Java中的常量。

类属性是属于类本身的属性，它被所有该类的实例共享。可以通过类名访问类属性，也可以通过实例访问（如果实例没有同名的实例属性，则会访问类属性）。类属性通常在类的定义体中直接定义，并且在整个类的生命周期中保持不变。类属性可以通过类修改，不能通过实例对象修改，如果使用实例对象修改类属性，表示的是创建了一个和类属性同名的实例属性。

示例：

class Hello:# 类属性name = "Tom"# 通过类直接访问
print(Hello.name)  # 输出：Tom# 通过对象访问
hello = Hello()
print(hello.name)  # 输出：Tom
实例属性

实例属性是属于类的实例的属性，每个实例都有自己的一组实例属性。通常在实例化对象时通过构造函数 __init__ 中初始化实例属性。实例属性是与特定实例相关联的，不同实例的同名实例属性可以有不同的值。

示例：

class Hello:def __init__(self, name, age):self.name = name    # 实例属性self.age = age      # 实例属性tom = Hello("Tom", 18)
jerry = Hello("Jerry", 25)print(tom.__dict__)    # {'name': 'Tom', 'age': 18}
print(jerry.__dict__)  # {'name': 'Jerry', 'age': 25}

类方法和静态方法

在Python中，类方法（Class Method）和静态方法（Static Method）是与类相关联的两种特殊类型的方法，它们不同于普通的实例方法，具有特定的使用场景和功能。

类方法

类方法使用 @classmethod 装饰器声明的方法，它第一个参数通常被命名为 cls，表示类本身。类方法可以通过类名调用，也可以通过实例调用。类方法主要有以下特点：

  • 类方法可以访问和修改类级别的属性，即类属性。
  • 类方法通常用于对类属性进行操作或者返回类的实例。
  • 可以在类方法内部通过 cls 参数访问其他类方法或静态方法。

示例：

class Car:car_count = 0  # 类属性def __init__(self, brand, model):self.brand = brand  # 实例属性self.model = model  # 实例属性Car.car_count += 1  # 每创建一个实例，类属性加1@classmethoddef get_car_count(cls):return cls.car_count# 调用这个方法，类比在调用初始化方法__init__@classmethoddef create_instance(cls, brand, model):return cls(brand, model)# 使用类方法
print(Car.get_car_count())  # 输出: 0car1 = Car.create_instance("Benz", "May bach")
print(Car.get_car_count())  # 输出: 1
静态方法

静态方法是使用 @staticmethod 装饰器声明的方法，它与类和实例没有直接的关系，可以在类内部定义的独立函数。静态方法不接受类或实例作为第一个参数，因此它没有访问类属性或实例属性的能力。静态方法主要有以下特点：

  • 静态方法通常与类相关联，但不访问类属性或实例属性。
  • 可以被类名直接调用，也可以被实例调用，但不会接收类或实例作为参数。
  • 通常用于实现与类相关但不依赖于类实例或类属性的功能。

示例：

class MathUtils:@staticmethoddef add(x, y):return x + y@staticmethoddef multiply(x, y):return x * y# 使用静态方法
print(MathUtils.add(3, 5))  # 输出: 8
print(MathUtils.multiply(3, 5))  # 输出: 15
区别和用途
  • 参数：类方法的第一个参数是 cls，可以访问类属性；静态方法没有特殊的第一个参数，不能访问类属性或实例属性。
  • 访问方式：类方法可以通过类名或实例调用；静态方法可以通过类名或实例调用。
  • 用途：类方法通常用于修改类属性或返回类的实例；静态方法通常用于实现通用的功能函数，与类和实例无关。

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