[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

python 复制代码

# 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

python 复制代码

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：

python 复制代码

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：

python 复制代码

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 = 18

print(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。

python 复制代码

class Test:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

test = 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。

python 复制代码

class Test:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

test = 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

python 复制代码

class Test:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __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

python 复制代码

class Test:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __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。

python 复制代码

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。

python 复制代码

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：

python 复制代码

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

python 复制代码

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

python 复制代码

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_var


hello = 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：

python 复制代码

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：

python 复制代码

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：

python 复制代码

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

    @classmethod
    def 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__
    @classmethod
    def create_instance(cls, brand, model):
        return cls(brand, model)


# 使用类方法
print(Car.get_car_count())  # 输出: 0

car1 = 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：

python 复制代码

class MathUtils:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y

    @staticmethod
    def 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。

[Python学习篇] Python面向对象——类

面向对象是什么？

类是什么？

什么是属性？

什么是方法？

定义类

self 讲解

类外面添加对象属性

类里面使用对象属性/方法

魔法方法

私有属性和私有方法

_ 单下划线 （受保护）

__ 双下划线 （私有）

类属性和实例属性

类属性

实例属性

类方法和静态方法

类方法

静态方法

区别和用途

_ 单下划线（受保护）

__ 双下划线（私有）