第十七篇：Python 入门-面向对象编程进阶

第十七篇：Python 入门-面向对象编程进阶

一、类的构造函数（init）

（一）构造函数的作用

构造函数 __init__ 在创建类的实例（对象）时自动调用。它的主要作用是初始化对象的属性，为对象设置初始状态，确保对象在创建后就具有可用的属性值。通过构造函数，可以将一些必要的参数传递给对象，以便在对象的生命周期内使用。

（二）使用构造函数初始化对象属性

以下面的 Rectangle 类为例，展示如何使用构造函数初始化对象属性：

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

在上述代码中，Rectangle 类的构造函数 __init__ 接受两个参数 width 和 height。当创建 Rectangle 类的对象时，需要传入这两个参数，构造函数会将它们分别赋值给对象的 width 和 height 属性。例如：

rect = Rectangle(5, 3)
print(f"矩形的宽度是: {rect.width}")
print(f"矩形的高度是: {rect.height}")

这里创建了一个 Rectangle 对象 rect，并通过构造函数将其宽度初始化为 5，高度初始化为 3。然后可以通过对象访问这些属性。

二、对象的方法

（一）实例方法

实例方法是类中最常见的方法类型。它的第一个参数通常是 self，代表类的实例（对象）本身。通过 self，实例方法可以访问和修改对象的属性。例如，在 Rectangle 类中添加一个计算面积的实例方法：

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def calculate_area(self):
        return self.width * self.height

在这个例子中，calculate_area 是一个实例方法。它通过 self 访问对象的 width 和 height 属性，并返回矩形的面积。可以这样调用该方法：

rect = Rectangle(5, 3)
area = rect.calculate_area()
print(f"矩形的面积是: {area}")

（二）类方法（@classmethod 装饰器）

类方法是与类本身相关联的方法，而不是与类的实例相关联。类方法的第一个参数通常是 cls，代表类本身。类方法可以通过类名直接调用，不需要创建类的实例。使用 @classmethod 装饰器来定义类方法。例如：

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def calculate_area(self):
        return self.width * self.height

    @classmethod
    def from_square(cls, side_length):
        return cls(side_length, side_length)

在上述代码中，from_square 是一个类方法。它接受一个边长参数 side_length，并使用这个边长创建一个正方形（即宽度和高度相等的矩形）的 Rectangle 对象。可以通过类名调用这个类方法：

square = Rectangle.from_square(4)
area = square.calculate_area()
print(f"正方形（特殊矩形）的面积是: {area}")

（三）静态方法（@staticmethod 装饰器）

静态方法是类中与类和实例都没有直接关联的方法。它不需要 self 或 cls 参数，可以看作是定义在类中的普通函数，但它在逻辑上与类相关。使用 @staticmethod 装饰器来定义静态方法。例如：

class MathUtils:
    @staticmethod
    def add_numbers(a, b):
        return a + b

在这个 MathUtils 类中，add_numbers 是一个静态方法，它简单地返回两个数的和。可以通过类名调用这个静态方法：

result = MathUtils.add_numbers(3, 5)
print(f"两数之和是: {result}")

三、继承

（一）继承的概念

继承是面向对象编程中的一个重要概念，它允许一个类（子类）从另一个类（父类）获取属性和方法。子类继承父类后，会自动拥有父类的所有非私有属性和方法，并且可以在此基础上添加自己特有的属性和方法，或者重写父类的方法。继承有助于代码复用和创建更具层次结构的类体系。

（二）定义子类并继承父类的属性和方法

以下通过定义一个 Square 子类继承自 Rectangle 父类，展示继承的用法：

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def calculate_area(self):
        return self.width * self.height


class Square(Rectangle):
    def __init__(self, side_length):
        super().__init__(side_length, side_length)

在上述代码中，Square 类继承自 Rectangle 类，通过在类定义时将父类名放在括号内实现继承。Square 类重写了构造函数 __init__，并使用 super().__init__(side_length, side_length) 调用父类的构造函数，以初始化正方形的宽度和高度（因为正方形的边长相等）。由于继承，Square 类自动拥有了 Rectangle 类的 calculate_area 方法。例如：

square = Square(4)
area = square.calculate_area()
print(f"正方形的面积是: {area}")

通过学习面向对象编程的这些进阶特性，你能够更加深入地理解和运用 Python 的面向对象编程范式，编写出更灵活、可维护和可扩展的代码。如果在学习过程中有任何疑问，欢迎在评论区留言。觉得内容有用的话，点赞、收藏并关注，获取更多 Python 入门知识。