Python面向物件程式設計詳解
類(Class)與物件(Object)
類(Class)是用來描述具有相同屬性(Attribute)和方法(Method)物件的集合。物件(Object)是類(Class)的具體例項。比如學生都有名字和分數，他們有著共同的屬性。這時我們就可以設計一個學生類, 用於記錄學生的名字和分數，並自定義方法打印出他們的名字和方法。
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屬性(Attribute): 類裡面用於描述所有物件共同特徵的變數或資料。比如學生的名字和分數。
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方法(Method): 類裡面的函式，用來區別類外面的函式, 用來實現某些功能。比如打印出學生的名字和分數。
要建立一個類我們需要使用關鍵詞class. 這個學生類Student看上去應該是這樣的:
# 建立一個學生類
class Student:
# 定義學生屬性，初始化方法
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
# 定義列印學生資訊的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
在這個案例中，我們只定義了一個抽象的類，電腦並沒有建立什麼儲存空間。只有當我們完成類的例項化(Instance)時，電腦才會建立一個具體的物件（Object），併為之分配儲存空間。所以物件（Object)是類（Class)的一個例項。
要建立一個具體的學生物件(Object)，我們還需要輸入:
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
在這個案例中，Student是類，student1和student2是我們建立的具體的學生物件。當我們輸入上述程式碼時，Python會自動呼叫預設的__init__
當你建立具體的物件後，你可以直接通過student1.name和student1.score來分別獲取學生的名字和分數，也可以通過student1.show()來直接列印學生的名字和分數。
類變數(class variables)與例項變數（instance variables）
假設我們需要在Student類裡增加一個計數器number，每當一個新的學生物件(Object)被建立時，這個計數器就自動加1。由於這個計數器不屬於某個具體學生，而屬於Student類的，所以被稱為類變數(class variables)。而姓名和分數屬於每個學生物件的，所以屬於例項變數(instance variables)，也被稱為物件變數(object variables)。
這個新Student類看上去應該是這樣的:
# 建立一個學生類
class Student:
# number屬於類變數，定義在方法外，不屬於具體例項
number = 0
# 定義學生屬性，初始化方法
# name和score屬於例項變數，定義在方法裡
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
# 此處有錯誤
number = number + 1
# 定義列印學生資訊的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
類變數和例項變數的區別很大，訪問方式也也不一樣。
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類變數：類變數在整個例項化的物件中是公用的。類變數定義在類中且在函式體之外。訪問或呼叫類變數的正確方式是類名.變數名或者self.__class__.變數名。self.__class__自動返回每個物件的類名。
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例項變數：定義在方法中的變數，屬於某個具體的物件。訪問或呼叫例項變數的正確方式是物件名.變數名或者self.變數名.
注意到上述Student類有個錯誤沒? 我們試圖直接使用number = number + 1呼叫屬於類的變數number。正確的方式是使用Student.number或self.__class__.number訪問屬於類的變數。下面的程式碼才是正確的:
# 建立一個學生類
class Student:
# number屬於類變數，不屬於某個具體的學生例項
number = 0
# 定義學生屬性，初始化方法
# name和score屬於例項變數
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
Student.number = Student.number + 1
# 定義列印學生資訊的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
# 例項化，建立物件
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
print(Student.number) # 列印2
print(student1.__class__.number) # 列印2
類方法(Class method)
正如同有些變數只屬於類，有些方法也只屬於類，不屬於具體的物件。你有沒有注意到屬於物件的方法裡面都有一個self引數, 比如__init__(self), show(self)? self是指物件本身。屬於類的方法不使用self引數， 而使用引數cls，代表類本身。另外習慣上對類方法我們會加上@classmethod的修飾符做說明。
同樣拿Student為例子，我們不用print函式打印出已建立學生物件的數量，而是自定義一個類方法來列印，我們可以這麼做:
class Student:
# number屬於類變數，不屬於某個具體的學生例項
number = 0
# 定義學生屬性，初始化方法
# name和score屬於例項變數
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.score = score
Student.number = Student.number + 1
# 定義列印學生資訊的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.score))
# 定義類方法，列印學生的數量
@classmethod
def total(cls):
print("Total: {0}".format(cls.number))
# 例項化，建立物件
student1 = Student("John", 100)
student2 = Student("Lucy", 99)
Student.total() # 列印 Total: 2
類的私有屬性(private attribute)和私有方法(private method)
類裡面的私有屬性和私有方法以雙下劃線__開頭。私有屬性或方法不能在類的外部被使用或直接訪問。我們同樣看看學生類這個例子，把分數score變為私有屬性，看看會發生什麼。
# 建立一個學生類
class Student:
# 定義學生屬性，初始化方法
# name和score屬於例項變數, 其中__score屬於私有變數
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.__score = score
# 定義列印學生資訊的方法
def show(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
# 例項化，建立物件
student1 = Student("John", 100)
student1.show() # 列印 Name: John, Score: 100
student1.__score # 打印出錯，該屬性不能從外部訪問。
如果你將score變成__score, 你將不能直接通過student1.__score獲取該學生的分數。show()可以正常顯示分數，是因為它是類裡面的函式，可以訪問私有變數。
私有方法是同樣的道理。當我們把show()變成，__show()你將不能再通過student1.__show()打印出學生的名字和分數。值得注意的是私有方法必需含有self這個引數，且把它作為第一個引數。
在面向物件的程式設計中,通常情況下很少讓外部類直接訪問類內部的屬性和方法，而是向外部類提供一些按鈕,對其內部的成員進行訪問,以保證程式的安全性，這就是封裝。
@property的用法與神奇之處
在上述案例中使用者不能用student1.__score方式訪問學生分數，然而使用者也就知道了__score是個私有變數。我們有沒有一種方法讓使用者通過student1.score來訪問學生分數而繼續保持__score私有變數的屬性呢？這時我們就可以藉助python的@property裝飾器了。我們可以先定義一個方法score(), 然後利用@property把這個函式偽裝成屬性。見下面例子:
# 建立一個學生類
class Student:
# 定義學生屬性，初始化方法
# name和score屬於例項變數, 其中score屬於私有變數
def __init__(self, name, score):
self.name = name
self.__score = score
# 利用property裝飾器把函式偽裝成屬性
@property
def score(self):
print("Name: {}. Score: {}".format(self.name, self.__score))
# 例項化，建立物件
student1 = Student("John", 100)
student1.score # 列印 Name: John. Score: 100
注意： 一旦給函式加上一個裝飾器@property,呼叫函式的時候不用加括號就可以直接呼叫函數了
類的繼承(Inheritance)
面向物件的程式設計帶來的最大好處之一就是程式碼的重用，實現這種重用的方法之一是通過繼承(Inheritance)。你可以先定義一個基類(Base class)或父類(Parent class)，再按通過class 子類名（父類名)來建立子類(Child class)。這樣子類就可以從父類那裡獲得其已有的屬性與方法，這種現象叫做類的繼承。
我們再看另一個例子，老師和學生同屬學校成員，都有姓名和年齡的屬性，然而老師有工資這個專有屬性，學生有分數這個專有屬性。這時我們就可以定義1一個學校成員父類，2個子類。
# 建立父類學校成員SchoolMember
class SchoolMember:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def tell(self):
# 列印個人資訊
print('Name:"{}" Age:"{}"'.format(self.name, self.age), end=" ")
# 建立子類老師 Teacher
class Teacher(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, salary):
SchoolMember.__init__(self, name, age) # 利用父類進行初始化
self.salary = salary
# 方法重寫
def tell(self):
SchoolMember.tell(self)
print('Salary: {}'.format(self.salary))
# 建立子類學生Student
class Student(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, score):
SchoolMember.__init__(self, name, age)
self.score = score
def tell(self):
SchoolMember.tell(self)
print('score: {}'.format(self.score))
teacher1 = Teacher("John", 44, "$60000")
student1 = Student("Mary", 12, 99)
teacher1.tell() # 列印 Name:"John" Age:"44" Salary: $60000
student1.tell() # Name:"Mary" Age:"12" score: 99
上述程式碼中，你注意到以下幾點了嗎？
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在建立子類的過程中，你需要手動呼叫父類的建構函式__init__來完成子類的構造。
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在子類中呼叫父類的方法時，需要加上父類的類名字首，且需要帶上self引數變數。比如SchoolMember.tell(self), 這個可以通過使用super關鍵詞簡化程式碼。
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如果子類呼叫了某個方法(如tell())或屬性，Python會先在子類中找，如果找到了會直接呼叫。如果找不到才會去父類找。這為方法重寫帶來了便利。
實際Python程式設計過程中，一個子類可以繼承多個父類，原理是一樣的。第一步總是要手動呼叫__init__建構函式。
super()關鍵字呼叫父類方法
在子類當中可以通過使用super關鍵字來直接呼叫父類的中相應的方法，簡化程式碼。在下面例子中，學生子類呼叫了父類的tell()方法。super().tell()等同於SchoolMember.tell(self)。當你使用Python super()關鍵字呼叫父類方法時時，注意去掉括號裡self這個引數。
# 建立子類學生Student
class Student(SchoolMember):
def __init__(self, name, age, score):
SchoolMember.__init__(self, name, age)
self.score = score
def tell(self):
super().tell() # 等同於 SchoolMember.tell(self)
print('score: {}'.format(self.score))