python的对象和方法

1. 面向对象基础

1.1 面向对象思想

面向对象是将功能通过对象来实现，将功能封装进对象之中，让对象实现具体的细节。这种方法将数据作为第一位，方法或者算法作为其次，是对数据的一种优化，操作起来更加方便，过程简化。面向对象的三大特征：封装、继承和多态。

封装性：将数据和方法封装到一个类中，外部无法直接访问内部数据，只能通过类提供的方法访问。
继承性：子类可以继承父类的属性和方法，减少代码重复。
多态性：同一个方法在不同子类中可以有不同的实现。

1.2 类和对象

对象是类的实例化，类是对象特征的提取和封装。先定义一个类，通过类创建一个对象，对象 = 类名()。类就像一个模型，对象是通过类这个模型创建出来的。

1.3 属性和方法

属性：对象的特征。
方法：对象的动作。

1.4 类属性和对象属性

类属性：在类空间中，类属性既可以被类访问又可以被对象访问。
对象属性：在对象空间中，对象属性只能被当前对象访问。

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# 1.4 类属性和对象属性
class MyClass:
    class_attribute = "I am a class attribute"  # 类属性

    def __init__(self, value):
        self.instance_attribute = value  # 对象属性

# 创建对象
obj = MyClass("I am an instance attribute")

# 访问类属性
print(MyClass.class_attribute)  # 输出: I am a class attribute
print(obj.class_attribute)      # 输出: I am a class attribute

# 访问对象属性
print(obj.instance_attribute)   # 输出: I am an instance attribute

1.5 检索原则

从对象自身检索，去对象模板（类）中检索。类属性在创建对象的时候不会在对象中实例化，之所以可以通过（对象名.属性名）获取到，那是因为在对象中没有找到的时候会在类模板中进行查找。

1.6 创建对象经历了什么

创建一个对象时，Python 会经历以下步骤：

通过 __new__() 申请空间。
调用 __init__() 初始化对象。
最后调用 __del__() 销毁对象。

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class User:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("new")
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self, name):
        print("init")
        self.name = name

    def __del__(self):
        print("del")

# 创建对象
user = User("Marry")

2. 面向对象方法

2.1 普通方法（对象方法）

普通方法是绑定到对象上的方法，调用时会自动传递 self 参数。

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class Dog:
    def eating(self):
        print('Eating food')

# 创建对象并调用方法
dog = Dog()
dog.eating()  # 输出: Eating food

2.2 类方法

类方法是绑定到类上的方法，调用时会自动传递 cls 参数。

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class Dog:
    @classmethod
    def eating(cls):
        print('Eating food')

# 通过类调用类方法
Dog.eating()  # 输出: Eating food

# 通过对象调用类方法
dog = Dog()
dog.eating()  # 输出: Eating food

2.3 静态方法

静态方法是类中的普通函数，不绑定到类或对象上，调用时不会自动传递 self 或 cls 参数。

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import time

class Tool:
    @staticmethod
    def get_time():
        print(time.time())

# 通过类调用静态方法
Tool.get_time()

# 通过对象调用静态方法
tool = Tool()
tool.get_time()

2.4 魔术方法

魔术方法是类的特殊方法，由系统自动调用，用于实现特定的行为。

2.4.1 常见魔术方法

__new__()：创建对象时调用，用于申请空间。
__init__()：对象创建后调用，用于初始化对象。
__del__()：对象销毁时调用。
__call__()：使对象可以像函数一样被调用。
__str__() 和 __repr__()：将对象转换为字符串表示。
__len__()：返回对象的长度。

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class User:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print("new")
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self, name):
        print("init")
        self.name = name

    def __del__(self):
        print("del")

    def __call__(self):
        print("call")

    def __str__(self):
        return f"User(name={self.name})"

    def __repr__(self):
        return f"User({self.name})"

    def __len__(self):
        return len(self.name)

# 创建对象
user = User("Marry")
user()  # 调用 __call__
print(user)  # 调用 __str__
print(repr(user))  # 调用 __repr__
print(len(user))  # 调用 __len__

3. 运算相关的魔术方法

通过重写这些方法，可以实现对象之间的运算操作。

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class Cat:
    def __init__(self, nickname, age):
        self.nickname = nickname
        self.age = age

    def __gt__(self, other):
        return self.age > other.age

    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age

    def __eq__(self, other):
        return self.age == other.age

    def __add__(self, other):
        return self.age + other.age

    def __str__(self):
        return f"Cat(name={self.nickname}, age={self.age})"

# 创建对象
c1 = Cat("花花", 2)
c2 = Cat("小猫1", 1)
c3 = Cat("小猫2", 4)

# 比较大小
print(c1 > c2)  # 输出: True
print(c1 < c2)  # 输出: False
print(c1 == c2)  # 输出: False

# 加法操作
result = c1 + c2
print(result)  # 输出: 3

4. 属性相关的魔术方法

通过这些方法，可以实现对对象属性的动态访问和设置。

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

    def __getattr__(self, item):
        if item == 'age':
            return 20
        elif item == 'gender':
            return '男'
        else:
            return f"Attribute {item} does not exist"

    def __setattr__(self, key, value):
        if key == 'phone' and value.startswith('139'):
            super().__setattr__(key, value)
        else:
            raise ValueError(f"Invalid value for {key}")

# 创建对象
p = Person("Alice")
print(p.name)  # 输出: Alice
print(p.age)  # 输出: 20
print(p.gender)  # 输出: 男
print(p.address)  # 输出: Attribute address does not exist

# 设置属性
p.phone = "13912345678"  # 成功
# p.phone = "1234567890"  # 抛出 ValueError

5. 几种方法的区别和联系

对象方法：描述的是当前对象所独有的方法。
类方法：描述的是这一类具有的特性，可以通过类或对象调用。
静态方法：类中的函数，不绑定到类或对象上，主要用于存放逻辑性的代码。

6. 注意点

类方法能否被对象调用？能。
类方法中能否访问对象属性？不能。
对象能否调用静态方法？能。
类方法能否调用静态方法？能。
静态方法能否调用类方法？不能。
类方法和静态方法能否调用普通方法？都不能。