python基础（11）--面向对象

1.概述

面向过程：根据业务的逻辑从上到下写代码

函数式：将某功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅调用函数即可

面向对象：对函数进行分类和封装，让开发更快更好更强

面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现制定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。

while True:
    if cpu利用率 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

    if 硬盘使用空间 > 90 %:
        # 发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

    if 内存占用 > 80 %:
        # 发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

随着时间的推移，开始使用了函数式变成，增加了代码的重用性和可读性，就变成了这样：

def 发送邮件（内容）
    #发送邮件提醒
    连接邮箱服务器
    发送邮件
    关闭连接

while True:

    if cpu利用率 > 90%:
        发送邮件('CPU报警')

    if 硬盘使用空间 > 90%:
        发送邮件('硬盘报警')

    if 内存占用 > 80%:
        发送邮件('内存报警') 

我们来看一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）

注：java和C#只支持面向对象编程，而python即支持面向对象编程也支持函数式变成

2.创建类和对象

面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用“类”和“对象”来实现，所以，面向对象编程其实是对“类”和“对象”的使用

类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能

对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数

·class是关键字，表示类

·创建对象，类名称后加括号即可

注意：类中的函数第一个参数必须是self

　　    类中定义的函数叫做“方法”

#创建类
class Foo:

    def Bar(self):
        print('Bar')

    def Hello(self, name):
        print('i am %s' %name)

#根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.Bar()   #z执行Bar方法
obj.Hello() #执行Hello方法

是不是有疑问？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象渐变

·面向对象：【创建对象】【通过对象执行方法】

·函数编程：【执行函数】

综上所述答案是肯定的，但并非绝对，场景的不同适合其的编程方式也不同

总结：函数式的应用场景---》各个函数之间是独立且无公用的数据

3.面向对象的三大特性

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多台

1）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等特性时，需要：

·将内容封装到某处

·从某处调用北封装的内容

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

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

obj1 = Foo('jack', 18)
print(obj1.name)    #直接调用obj1对象的name属性
print(obj1.age)     #直接调用obj1对象的age属性

obj2 = Foo('tom', 19)
print(obj2.name)    #直接调用obj2对象的name属性
print(obj2.age)     #直接调用obj2对象的age属性

'''
输出：

　　jack
　　18
　　tom
　　19

'''

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

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

    def detail(self):
        print(self.name)
        print(self.age)

obj1 = Foo('jack', 18)
obj1.detail() #python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的self = obj1，即：self.name 是 jack ；self.age 是 18

obj2 = Foo('tom', 19)
obj2.detail() #python默认会将obj2传给self参数，即：obj2.detail(obj2)，所以，此时方法内部的self=obj2，即：self.name 是 tom ； self.age 是 19

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，然后通过对对象直接或者self间接获取被封装的内容

练习题一：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...

#函数式编程
def kanchai(name, age, gender):
    print("%s, %s岁, %s, 上山去砍柴" %(name, age, gender))

def qudongbei(name, age, gender):
    print("%s, %s岁, %s, 开车去东北" % (name, age, gender))

def dabaojian(name, age, gender):
    print("%s, %s岁, %s, 最爱大保健" % (name, age, gender))

kanchai('小明', 10, '男')
qudongbei('小明', 10, '男')
dabaojian('小明', 10, '男')

kanchai('老李', 90, '男')
qudongbei('老李', 90, '男')
dabaojian('老李', 90, '男')

#面向对象
class Foo:
    def __init__(self, name, age, gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender

    def kanchai(self):
        print("%s, %s岁, %s, 上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender))

    def qudongbei(self):
        print("%s, %s岁, %s, 开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender))

    def dabaojian(self):
        print("%s, %s岁, %s, 最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender))

xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
xiaoming.kanchai()
xiaoming.qudongbei()
xiaoming.dabaojian()

laoli = Foo('老李', 90, '男')
laoli.kanchai()
laoli.qudongbei()
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slef间接去当前对象中取值即可。

练习题二：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

class Person:
    def __init__(self, name, gen, age, fig):
        self.name = name
        self.gender = gen
        self.age = age
        self.fight = fig

    def grassland(self):
        """注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""

        self.fight = self.fight - 200

    def practice(self):
        """注释：自我修炼，增长100战斗力"""

        self.fight = self.fight + 200

    def incest(self):
        """注释：多人游戏，消耗500战斗力"""

        self.fight = self.fight - 500

    def detail(self):
        """注释：当前对象的详细情况"""

        temp = "姓名：%s；性别：%s；年龄：%s；战斗力：%s" %(self.name, self.gender, self.age, self.fight)
        print(temp)

# --------------开始游戏-----------------------

cang = Person('苍进空', '女', 18, 1000) #创建苍进空角色
dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800)    #创建东尼木木角色
bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)   #创建波多多角色

cang.incest()   #苍进空参加一次多人游戏
dong.practice() #东尼木木自我修炼了一次
bo.grassland()  #波多多参加一次草丛战斗

#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()

cang.incest()   #苍进空又参加一次多人游戏
dong.incest()   #东尼木木也参加了一个多人游戏
bo.practice()   #波多多自我修炼了一次

#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()

'''
姓名：苍进空；性别：女；年龄：18；战斗力：500
姓名：东尼木木；性别：男；年龄：20；战斗力：2000
姓名：波多多；性别：女；年龄：19；战斗力：2300
姓名：苍进空；性别：女；年龄：18；战斗力：0
姓名：东尼木木；性别：男；年龄：20；战斗力：1500
姓名：波多多；性别：女；年龄：19；战斗力：2500
'''

2）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雷，那么久需要为猫和狗实现它们所有的功能，如下所示：

#伪代码
class 猫：

    def 喵喵叫(self):
        print '喵喵叫'

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something

class 狗：

    def 汪汪叫(self):
        print '喵喵叫'

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # 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）

#伪代码
class 猫：

    def 喵喵叫(self):
        print ('喵喵叫')

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something

class 狗：

    def 汪汪叫(self):
        print('喵喵叫')

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something

#代码实例

class Animal:
    def eat(self):
        print("%s 吃" %self.name)

    def drink(self):
        print("%s 喝" %self.name)

    def shit(self):
        print("%s 拉" %self.name)

    def pee(self):
        print("%s 撒" %self.name)

class Cat(Animal):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed = '猫'

    def cry(self):
        print('喵喵叫')

class Dog(Animal):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed = '狗'

    def cry(self):
        print('汪汪叫')

# -------执行--------

c1 = Cat('小白家的小黑猫')
c1.eat()

c2 = Cat('小黑家的小白猫')
c2.drink()

d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()

'''
小白家的小黑猫 吃
小黑家的小白猫 喝
胖子家的小瘦狗 吃
'''

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，还有派生类和基类，他们与子类和父类只是叫法不同而已

多继承

• 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，name其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先

• 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，新的必然包含了更多的功能，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，name该类便是新式类，否则便是经典类

 

#经典类多继承

class D:
    def bar(self):
        print('D.bar')

class C(D):
    def bar(self):
        print('C.bar')

class B(D):
    def bar(self):
        print('B.bar')

class A(B, C):
    def bar(self):
        print('A.bar')

a = A()
#执行bar方法时
#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类中没有，则继续去D类中找，如果D类中没有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
#所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
#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
a.bar()

#新式类多继承
class D(object):

    def bar(self):
        print('D.bar')

class C(D):

    def bar(self):
        print('C.bar')

class B(D):

    def bar(self):
        print('B.bar')

class A(B, C):

    def bar(self):
        print('A.bar')

a = A()
#执行bar方法时
#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类中没有，则继续去C类中找，如果C类中没有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
#所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
#在上述朝赵bar方法的过程中，一旦找到，则寻找 过程立即终端，便不会再继续找了
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

3）多态

python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”

class F1:
    pass

class S1(F1):

    def show(self):
        print 'S1.show'

class S2(F1):

    def show(self):
        print 'S2.show'

# 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 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
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象

def Func(F1 obj):
    """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""

    print obj.show()

s1_obj = S1()
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

s2_obj = S2()
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

Python伪代码实现Java或C#的多态

#python鸭子类型
class F1:
    pass

class S1(F1):

    def show(self):
        print('S1.show')

class S2(F1):

    def show(self):
        print('S2.show')

def Func(obj):
    print(obj.show())

s1_obj = S1()
Func(s1_obj)

s2_obj = S2()
Func(s2_obj)

总结

以上就是对于面向对象初级只是介绍，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 类 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
• 面向对象的三大特性：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

2. class SqlHelper:
   
       def __init__(self, host, user, pwd):
   
           self.host = host
           self.user = user
           self.pwd = pwd
   
       def 增(self):
           # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接
           # do something
           # 关闭数据库连接
   
       def 删(self):
           # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接
           # do something
           # 关闭数据库连接
   
       def 改(self):
           # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接
           # do something
           # 关闭数据库连接
   
       def 查(self):
       # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接
           # do something
           # 关闭数据库连接# do something
   
   Demo

   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

   class Person:
   
       def __init__(self, name ,age ,blood_type):
   
           self.name = name
           self.age = age
           self.blood_type = blood_type
   
       def detail(self):
           temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
           print temp
   
   zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
   lisi = Person('李四', 73, 'AB')
   yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
   
   Demo

   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 

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