面向对象三大特性

面向对象的三大特性是指:封装、继承和多态。

一、封装

封装,顾名思义就是将内容封装到某个地方,以后再去调用被封装在某处的内容。

所以,在使用面向对象的封装特性时,需要:

  • 将内容封装到某处
  • 从某处调用被封装的内容

第一步:将内容封装到某处

self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时,self 等于 obj1

当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时,self 等于 obj2

所以,内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中,每个对象中都有 name 和 age 属性,在内存里类似于下图来保存。

第二步:从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时,有两种情况:

  • 通过对象直接调用
  • 通过self间接调用

1、通过对象直接调用被封装的内容

上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式,根据保存格式可以如此调用被封装的内容:对象.属性名

2、通过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时,需要通过self间接调用被封装的内容

综上所述,对于面向对象的封装来说,其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中,然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

练习一:在终端输出如下信息

  • 小明,10岁,男,上山去砍柴
  • 小明,10岁,男,开车去东北
  • 小明,10岁,男,最爱大保健
  • 老李,90岁,男,上山去砍柴
  • 老李,90岁,男,开车去东北
  • 老李,90岁,男,最爱大保健
  • 老张...
  1. def kanchai(name, age, gender):
  2. print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)
  3.  
  4. def qudongbei(name, age, gender):
  5. print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)
  6.  
  7. def dabaojian(name, age, gender):
  8. print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)
  9.  
  10. kanchai('小明', 10, '男')
  11. qudongbei('小明', 10, '男')
  12. dabaojian('小明', 10, '男')
  13.  
  14. kanchai('老李', 90, '男')
  15. qudongbei('老李', 90, '男')
  16. dabaojian('老李', 90, '男')
  1. class Foo:
  2.  
  3. def __init__(self, name, age ,gender):
  4. self.name = name
  5. self.age = age
  6. self.gender = gender
  7.  
  8. def kanchai(self):
  9. print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)
  10.  
  11. def qudongbei(self):
  12. print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)
  13.  
  14. def dabaojian(self):
  15. print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)
  16.  
  17. xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
  18. xiaoming.kanchai()
  19. xiaoming.qudongbei()
  20. xiaoming.dabaojian()
  21.  
  22. laoli = Foo('老李', 90, '男')
  23. laoli.kanchai()
  24. laoli.qudongbei()
  25. laoli.dabaojian()

上述对比可以看出,如果使用函数式编程,需要在每次执行函数时传入相同的参数,如果参数多的话,又需要粘贴复制了...  ;而对于面向对象只需要在创建对象时,将所有需要的参数封装到当前对象中,之后再次使用时,通过self间接去当前对象中取值即可。

 

练习二:游戏人生程序

1、创建三个游戏人物,分别是:

  • 苍井井,女,18,初始战斗力1000
  • 东尼木木,男,20,初始战斗力1800
  • 波多多,女,19,初始战斗力2500

2、游戏场景,分别:

  • 草丛战斗,消耗200战斗力
  • 自我修炼,增长100战斗力
  • 多人游戏,消耗500战斗力
  1. # -*- coding:utf-8 -*-
  2.  
  3. # ##################### 定义实现功能的类 #####################
  4.  
  5. class Person:
  6.  
  7. def __init__(self, na, gen, age, fig):
  8. self.name = na
  9. self.gender = gen
  10. self.age = age
  11. self.fight =fig
  12.  
  13. def grassland(self):
  14. """注释:草丛战斗,消耗200战斗力"""
  15.  
  16. self.fight = self.fight - 200
  17.  
  18. def practice(self):
  19. """注释:自我修炼,增长100战斗力"""
  20.  
  21. self.fight = self.fight + 200
  22.  
  23. def incest(self):
  24. """注释:多人游戏,消耗500战斗力"""
  25.  
  26. self.fight = self.fight - 500
  27.  
  28. def detail(self):
  29. """注释:当前对象的详细情况"""
  30.  
  31. temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
  32. print temp
  33.  
  34. # ##################### 开始游戏 #####################
  35.  
  36. cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000) # 创建苍井井角色
  37. dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800) # 创建东尼木木角色
  38. bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 创建波多多角色
  39.  
  40. cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
  41. dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
  42. bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗
  43.  
  44. #输出当前所有人的详细情况
  45. cang.detail()
  46. dong.detail()
  47. bo.detail()
  48.  
  49. cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
  50. dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
  51. bo.practice() #波多多自我修炼了一次
  52.  
  53. #输出当前所有人的详细情况
  54. cang.detail()
  55. dong.detail()
  56. bo.detail()

二、继承

继承,面向对象中的继承和现实生活中的继承相同,即:子可以继承父的内容。

例如:

  猫可以:喵喵叫、吃、喝、拉、撒

  狗可以:汪汪叫、吃、喝、拉、撒

如果我们要分别为猫和狗创建一个类,那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能,如下所示:

  1. class 猫:
  2.  
  3. def 喵喵叫(self):
  4. print '喵喵叫'
  5.  
  6. def 吃(self):
  7. # do something
  8.  
  9. def 喝(self):
  10. # do something
  11.  
  12. def 拉(self):
  13. # do something
  14.  
  15. def 撒(self):
  16. # do something
  17.  
  18. class 狗:
  19.  
  20. def 汪汪叫(self):
  21. print '喵喵叫'
  22.  
  23. def 吃(self):
  24. # do something
  25.  
  26. def 喝(self):
  27. # do something
  28.  
  29. def 拉(self):
  30. # do something
  31.  
  32. def 撒(self):
  33. # do something

上述代码不难看出,吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能,而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想,如下实现:

  动物:吃、喝、拉、撒

     猫:喵喵叫(猫继承动物的功能)

     狗:汪汪叫(狗继承动物的功能)

  1. class 动物:
  2.  
  3. def 吃(self):
  4. # do something
  5.  
  6. def 喝(self):
  7. # do something
  8.  
  9. def 拉(self):
  10. # do something
  11.  
  12. def 撒(self):
  13. # do something
  14.  
  15. # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
  16. class 猫(动物):
  17.  
  18. def 喵喵叫(self):
  19. print '喵喵叫'
  20.  
  21. # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
  22. class 狗(动物):
  23.  
  24. def 汪汪叫(self):
  25. print '喵喵叫'
  1. class Animal:
  2.  
  3. def eat(self):
  4. print "%s 吃 " %self.name
  5.  
  6. def drink(self):
  7. print "%s 喝 " %self.name
  8.  
  9. def shit(self):
  10. print "%s 拉 " %self.name
  11.  
  12. def pee(self):
  13. print "%s 撒 " %self.name
  14.  
  15. class Cat(Animal):
  16.  
  17. def __init__(self, name):
  18. self.name = name
  19. self.breed '猫'
  20.  
  21. def cry(self):
  22. print '喵喵叫'
  23.  
  24. class Dog(Animal):
  25.  
  26. def __init__(self, name):
  27. self.name = name
  28. self.breed '狗'
  29.  
  30. def cry(self):
  31. print '汪汪叫'
  32.  
  33. # ######### 执行 #########
  34.  
  35. c1 = Cat('小白家的小黑猫')
  36. c1.eat()
  37.  
  38. c2 = Cat('小黑的小白猫')
  39. c2.drink()
  40.  
  41. d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
  42. d1.eat()

所以,对于面向对象的继承来说,其实就是将多个类共有的方法提取到父类中,子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

注:除了子类和父类的称谓,你可能看到过 派生类 和 基类 ,他们与子类和父类只是叫法不同而已。

学习了继承的写法之后,我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能:

  1. class Animal:
  2.  
  3. def eat(self):
  4. print "%s 吃 " %self.name
  5.  
  6. def drink(self):
  7. print "%s 喝 " %self.name
  8.  
  9. def shit(self):
  10. print "%s 拉 " %self.name
  11.  
  12. def pee(self):
  13. print "%s 撒 " %self.name
  14.  
  15. class Cat(Animal):
  16.  
  17. def __init__(self, name):
  18. self.name = name
  19. self.breed '猫'
  20.  
  21. def cry(self):
  22. print '喵喵叫'
  23.  
  24. class Dog(Animal):
  25.  
  26. def __init__(self, name):
  27. self.name = name
  28. self.breed '狗'
  29.  
  30. def cry(self):
  31. print '汪汪叫'
  32.  
  33. # ######### 执行 #########
  34.  
  35. c1 = Cat('小白家的小黑猫')
  36. c1.eat()
  37.  
  38. c2 = Cat('小黑的小白猫')
  39. c2.drink()
  40.  
  41. d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
  42. d1.eat()

那么问题又来了,多继承呢?

  • 是否可以继承多个类
  • 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数,那么那一个会被使用呢?

1、Python的类可以继承多个类,Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种,分别是:深度优先广度优先

  • 当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找
  • 当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找

经典类和新式类,从字面上可以看出一个老一个新,新的必然包含了跟多的功能,也是之后推荐的写法,从写法上区分的话,如果 当前类或者父类继承了object类,那么该类便是新式类,否则便是经典类。

 

  1. class D:
  2.  
  3. def bar(self):
  4. print 'D.bar'
  5.  
  6. class C(D):
  7.  
  8. def bar(self):
  9. print 'C.bar'
  10.  
  11. class B(D):
  12.  
  13. def bar(self):
  14. print 'B.bar'
  15.  
  16. class A(B, C):
  17.  
  18. def bar(self):
  19. print 'A.bar'
  20.  
  21. a = A()
  22. # 执行bar方法时
  23. # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
  24. # 所以,查找顺序:A --> B --> D --> C
  25. # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
  26. a.bar()
  1. class D(object):
  2.  
  3. def bar(self):
  4. print 'D.bar'
  5.  
  6. class C(D):
  7.  
  8. def bar(self):
  9. print 'C.bar'
  10.  
  11. class B(D):
  12.  
  13. def bar(self):
  14. print 'B.bar'
  15.  
  16. class A(B, C):
  17.  
  18. def bar(self):
  19. print 'A.bar'
  20.  
  21. a = A()
  22. # 执行bar方法时
  23. # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错
  24. # 所以,查找顺序:A --> B --> C --> D
  25. # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
  26. a.bar()

经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错

新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错

注意:在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了

三、多态 

Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法,但是原生多态,其Python崇尚“鸭子类型”。

  1. class F1:
  2. pass
  3.  
  4. class S1(F1):
  5.  
  6. def show(self):
  7. print 'S1.show'
  8.  
  9. class S2(F1):
  10.  
  11. def show(self):
  12. print 'S2.show'
  13.  
  14. # 由于在Java或C#中定义函数参数时,必须指定参数的类型
  15. # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法,又可以执行S2对象的show方法,所以,定义了一个S1和S2类的父类
  16. # 而实际传入的参数是:S1对象和S2对象
  17.  
  18. def Func(F1 obj):
  19. """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
  20.  
  21. print obj.show()
  22.  
  23. s1_obj = S1()
  24. Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj,执行 S1 的show方法,结果:S1.show
  25.  
  26. s2_obj = S2()
  27. Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj,执行 Ss 的show方法,结果:S2.show
  1. class F1:
  2. pass
  3.  
  4. class S1(F1):
  5.  
  6. def show(self):
  7. print 'S1.show'
  8.  
  9. class S2(F1):
  10.  
  11. def show(self):
  12. print 'S2.show'
  13.  
  14. def Func(obj):
  15. print obj.show()
  16.  
  17. s1_obj = S1()
  18. Func(s1_obj)
  19.  
  20. s2_obj = S2()
  21. Func(s2_obj)

总结

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍,总结如下:

  • 面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对  和 对象 的使用
  • 类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用
  • 对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数
  • 面向对象三大特性:封装、继承和多态

问答专区

问题一:什么样的代码才是面向对象?

答:从简单来说,如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现,那么就是面向对象编程了。

问题二:函数式编程 和 面向对象 如何选择?分别在什么情况下使用?

答:须知:对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题,因为该两门语言只支持面向对象编程(不支持函数式编程)。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式,且函数式编程能完成的操作,面向对象都可以实现;而面向对象的能完成的操作,函数式编程不行(函数式编程无法实现面向对象的封装功能)。

所以,一般在Python开发中,全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用

面向对象的应用场景:

  1. 多函数需使用共同的值,如:数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码

    1. class SqlHelper:
    2.  
    3. def __init__(self, host, user, pwd):
    4.  
    5. self.host = host
    6. self.user = user
    7. self.pwd = pwd
    8.  
    9. def 增(self):
    10. # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    11. # do something
    12. # 关闭数据库连接
    13.  
    14. def 删(self):
    15. # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    16. # do something
    17. # 关闭数据库连接
    18.  
    19. def 改(self):
    20. # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    21. # do something
    22. # 关闭数据库连接
    23.  
    24. def 查(self):
    25. # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    26. # do something
    27. # 关闭数据库连接# do something
  2. 需要创建多个事物,每个事物属性个数相同,但是值的需求
    如:张三、李四、杨五,他们都有姓名、年龄、血型,但其都是不相同。即:属性个数相同,但值不相同
    1. class Person:
    2.  
    3. def __init__(self, name ,age ,blood_type):
    4.  
    5. self.name = name
    6. self.age = age
    7. self.blood_type = blood_type
    8.  
    9. def detail(self):
    10. temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
    11. print temp
    12.  
    13. zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
    14. lisi = Person('李四', 73, 'AB')
    15. yangwu = Person('杨五', 84, 'A')

问题三:类和对象在内存中是如何保存?

答:类以及类中的方法在内存中只有一份,而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份,大致如下图:

如上图所示,根据类创建对象时,对象中除了封装 name 和 age 的值之外,还会保存一个类对象指针,该值指向当前对象的类。

当通过 obj1 执行 【方法一】 时,过程如下:

  1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
  2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self 

作者:武沛齐 
出处:http://www.cnblogs.com/wupeiqi/

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