面向对象基础篇1

1. 什么是面向对象？

对于面向对象编程，我们首先要知道的是什么是面向对象，然后才能运用面向对象去解决实际的问题。而面向对象是一种抽象化的编程思想，在很多编程语言中都有这个概念。在面向对象的思想中，我们强调万物皆对象，即现实世界中的所有事物都可以被抽象为程序中的对象，从而更好地实现程序的设计和开发。对于以往的函数编程，将一个功能设计为一个函数，需要使用该功能的时候调用函数就完成了，这种方法强调将计算看作是对数学函数的求值，注重函数的组合和复用，由于需要避免副作用和状态的变化，该方法倡导使用不可变数据和纯函数，这对于复杂的程序和功能来说较难实现。而面向对象编程以对象为核心，将数据和操作数据的方法封装在对象中，通过对象之间的交互来实现程序的功能，该方法强调数据和行为的封装，以及继承、多态等概念，且状态是可以改变的。

2. 类和对象

2.1 理解类和对象

了解了面向对象之后，我们要知道，面向对象有两个核心的概念，即类和对象，那它们究竟是什么。类是对一群具有相同特征或者行为的事物的一个统称，是抽象的，不能直接使用。而对象是由类创建出来的一个具体的存在，可以直接使用。就概念而言类和对象都是比较抽象的，举例说明一下，你可能就会茅塞顿开，比如以“车”来说，我们所见到的实体的车在建造之间需要有一个图纸，而这个图纸就是一个模版，是负责创建对象的，它目前没有条件让车具备行驶的条件，而要想真正意义的开上一辆车，我们就得用这个模版造一辆车出来，而造出来的车就是一个实例对象。这样说来，就得先有图纸（类），再有车（对象），而类定义了对象的属性和方法。

2.2 类的设计

在使用面向对象进行开发时，应该提前分析具体的需求，确定程序中应该包含哪些类！比如在一个植物大战僵尸的demo中，我们会用到下列这些类。

向日葵	豌豆射手	冰冻射手	普通僵尸	铁通僵尸	跳跃僵尸
生命值	生命值	生命值	生命值	生命值/铁通	生命值/竹竿
生产阳光()	发射子弹()	发射冰子弹()	咬()	咬()	咬()

在上面的这些类中，为什么有些没有’()‘，而有些有’()'呢？这是因为对于每个类别，它们都具有生命值这个属性，而铁通僵尸和跳跃僵尸分别具有铁通和竹竿，这些都是实体对象的属性，而带有括号的都是它们的行为，也就是方法。而在程序开发中，要设计一个类，通常都需要满足三个要素：

• 1. 类名：这类事物的名字，满足大驼峰命名法，即类名首字母大写，中间没有下划线
• 2. 属性：这类事物具有什么样的特征
• 3. 方法：这类事物具有什么样的行为

3. 面向对象基础语法

3.1 定义简单的类

面向对象是更大的封装，在一个类中封装多个方法，这样通过这个类创建出来的对象，就可以直接调用这些方法。首先我们先定义一个只包含方法的类。具体如下：

class 类名：
    def 方法1(self, 参数列表)：
        pass
        
    def 方法2(self, 参数列表)：
        pass

在该类中，方法的定义和函数几乎是一样的，区别在于类中的方法第一个参数必须是self。

3.2 创建对象

当一个类定义完成之后，要使用类来创建对象，语法格式如下：

对象变量 = 类名()

这样就创建了一个实例对象并且用变量来接收。

3.3 案例一

3.3.1 创建单个对象

现在，我们已经知道了面向对象的基础语法以及用简单类来创建对象，接下来，我们通过实际的案例来熟练掌握。

需求：

• 现在有一只猫，它喜欢吃鱼，并且小猫要喝水。请用类来实现该程序

分析：

• 需要一个猫类Cat
• 该类有两个方法：eat和drink
• 没有属性

Cat
eat
drink

确定需求并且对功能分析完成之后我们可以进行程序的设计了，具体如下：

# 定义猫类
class Cat:

    def eat(self):
        print('小猫爱吃鱼')


    def drink(self):
        print('小猫喝水')

# 创建对象
tom = Cat()
tom.eat()
tom.drink()
print(tom)

在上述程序中，我们首先定义了一个猫类（Cat），然后实例化了一个对象tom，此处的tom其实是一个变量，它接收了Cat()对象的相关信息，程序运行结果如下：

小猫爱吃鱼
小猫喝水
<__main__.Cat object at 0x000001E9CFB02B60>

其中，__main__表示这个类 Cat 是在当前执行的主模块里定义的， Cat是类的名字， object at 0x000001E9CFB02B60表示这个对象在内存中的地址（十六进制），每个对象都有一个唯一的内存地址。

3.3.2 创建多个对象

现在，我们知道了创建单个对象的程序是怎么样设计的，但是实际情况当中我们需要创建多个对象，而创建对象是比较简单的操作，在上述程序中只需要再实例化一个猫对象即可：

...
tom = Cat()

# 再实例化一个对象tom2
tom2 = Cat()

这样通过同一个类创建出来的对象tom2和tom具有相同的方法，但它们并不是同一只猫，它们的地址是不同的。我们打印引用的地址可以看到：

小猫爱吃鱼
小猫喝水
<__main__.Cat object at 0x0000020C166A2B30>
小猫爱吃鱼
小猫喝水
<__main__.Cat object at 0x0000020C166A2B60>

它们具有相同的方法，但是地址是不一样的。

3.3.3 设置属性

对于上述创建两个猫对象，我们在定义类的时候指定了它的两个方法，而基于该类创建的两个猫对象并没有属性，而实际上猫既有行为，也有属性，现在我们给这些对象添加属性。

要给python对象设置属性非常的容易，只需要在类的外部通过.的方式添加属性，但是这种方法不推荐，因为对象的属性应该在定义类的时候封装在类的内部。

tom.name = "汤姆"
...
tom2.name = "汤姆2"

若要利用self在类封装的方法中输出对象的属性，即使用self在方法内部输出每一只猫的名字，那么由哪一个对象调用的方法，方法内部的self就是哪一个对象的引用，在类封装的方法内部self就是当前调用方法的对象自己，在调用方法时，不需要传递self参数。在方法内部：

• 1.可以通过self.访问对象的属性
• 2.可以通过self.调用其他对象方法

在我们上面的Cat类可以进行如下改动：

class Cat:
    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

tom = Cat()
tom.name = "tom"
tom.eat()
tom2= Cat()
tom2.name = "tom2"
tom2.eat()

当然，对于改造后的程序依然有很大的问题，我们可以从程序执行的顺序就可以看到给对象设置属性name是在调用方法之前，若在调用方法之后设置属性：

class Cat:
    def eat(self):
        print("%s 爱吃鱼" % self.name)

tom = Cat()
tom.eat()
tom.name = "tom"

那么在程序执行到eat方法时会抛出异常AttributeError: 'Cat' object has no attribute 'name'。这是因为我们的对象属性还没有设置就进行调用，这种类的外部设置属性是非常不推荐的，应该将属性和方法一起封装到类的内部。

3.4 初始化方法

在类的内部封装属性和方法，我们需要一个初始化方法来设置属性。当我们使用类名来创建对象时，会自动执行以下操作：

• 1.为对象在内存中分配空间——>创建对象
• 2.为对象的属性设置初始值——>初始化方法(init)

这个初始化方法就是对象的内置方法__init__，该方法是专门用来定义一个类具有哪些属性的方法！
现在我们重新定义一个猫类，查看一下该方法有何作用。

class Cat:

    def __init__(self):
        print('这是一个初始化方法')
tom = Cat()

创建对象后发现程序有如下输出结果：

这是一个初始化方法

这说明初始化方法在创建对象时会被自动调用。既然在创建对象时会自动1调用类里面的初始化方法，那我们就可以将对象的属性封装在初始化方法中，这样就避免了我们在类的外部进行封装而存在的程序隐患。

在初始化方法中设置属性通过self.属性名 = 属性初始值即可定义属性，在定义属性之后，在使用类创建的对象就会拥有该属性。在我们的猫类中设置名字属性可以进行如下操作：

class Cat:

    def __init__(self):
        self.name = 'Tom'

    def eat(self):
        print(f'{self.name}爱吃鱼')

tom = Cat()
tom.eat()

这样在初始化方法中定义了猫的名字属性，这样我们在创建对象的时候该对象就有了名字，在调用eat方法时就会打印Tom爱吃鱼。

现在我们成功在类的内部封装了对象的属性，但很明显这样的写法依然有问题，如果我们不止一只猫，而是两只或者多只，那么我们创建的猫对象都是具有名字属性且值为tom，但是不可能每一只猫的名字都是一样的。所以我们应该对刚才的属性设置方法进行改动，利用初始化方法的参数来设置属性的初始值，后面每个新创建的对象就重新分配该对象的属性即可。

class Cat:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def eat(self):
        print(f'{self.name} 爱吃鱼')

tom = Cat("汤姆")
tom2 = Cat("汤姆2号")
tom.eat()
tom2.eat()

这样我们就可以在初始化对象的时候设置初始值。

3.5 内置方法和属性

序号	方法名	类型	作用
01	__del__	方法	对象被从内存中销毁前，会被自动调用
02	__str__	方法	返回对象的描述信息，使用print()打印查看

3.5.1 __del__方法

在python中，当我们使用类名()创建对象时，为对象分配完内存空间之后，自动调用__init__方法，而当一个对象被从内存中销毁前，会自动调用__del__方法。

• 应用场景

  • __init__改造初始化方法，可以让创建对象更加灵活
  • __del__如果希望在对象被销毁前，想再做什么，就可以调用该方法

• 生命周期

  • 一个对象从类名()创建，生命周期开始
  • 一个对象的__del__方法一旦被调用，生命周期结束
  • 在对象的生命周期中，可以访问对象的属性或者让对象调用方法

class Cat:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print(f'{self.name}来了')

    def __del__(self):
        print(f'{self.name}去了')
      

tom = Cat("Tom")
print(tom.name)

输出结果如下：

Tom来了
Tom
Tom去了

可以看到，我们没有主动调用__del__方法，但是却打印了该方法的内容。

3.5.2 __str__方法

前面我们已经说过，在Python中使用print直接打印对象变量，默认会输出该变量引用的对象是由哪一个类创建的对象，以及该对象在内存中的地址（十六进制表示）。
若是希望使用print输出自定义内容，就可以利用__str__来进行改造。
需要注意的是，该方法必须返回一个字符串。

class Cat:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print(f'{self.name}来了')

    def __del__(self):
        print(f'{self.name}去了')

    def __str__(self):
        return f'{self.name}'


tom = Cat("Tom")
print(tom)

结果为：

Tom来了
Tom
Tom去了