Python面向物件之面向物件基本概念

摘要： 過程和函式：過程類似於函式，只能執行，但是沒有返回結果；函式不僅能執行，還能返回結果。 面向過程和麵向物件 基本概念 面向過程-怎麼做 把完成某一個需求的所有步驟從頭到尾逐步實現； 根據開發需求，將某些功能獨立的程式碼封裝成一個又一個函式； 最後完成的程式碼...

過程和函式：過程類似於函式，只能執行，但是沒有返回結果；函式不僅能執行，還能返回結果。

面向過程和麵向物件 基本概念

面向過程-怎麼做

• 把完成某一個需求的所有步驟從頭到尾逐步實現；
• 根據開發需求，將某些功能獨立的程式碼封裝成一個又一個函式；
• 最後完成的程式碼，就是順序的呼叫不同的函式。

特點

• 注重步驟和過程，不注重職責分工；
• 如果複雜需求，程式碼會變得很複雜；
• 開發複雜專案，沒有固定的套路，開發難度很大。

面向物件-誰來做

相比較函式，面向物件是更大的封裝，根據職責在一個物件中封裝多個方法。

1. 在完成某一個需求前，首先確定職責-要做的事情(方法)
2. 根據職責確定不同的物件，在物件內部封裝不同的多個方法
3. 最後完成的程式碼，就是順序的讓不同的物件呼叫不同的方法。

特點

• 注重物件和職責，不同的物件承擔不同的職責；
• 更加適合應對複雜的需求變化，是專門應對複雜專案開發，提供的固定套路；
• 需要在面向過程基礎上，再學習一些面向物件的語法。
• 將資料與函式繫結到一起，進行封裝，這樣能夠更快速的開發程式，減少了重複程式碼的重寫過程

面向物件是基於面向過程的

用面向物件的思維解決問題的重點

當遇到一個需求的時候不用自己去實現，如果自己一步步實現那就是面向過程；應該找一個專門做這個事的人來做。

面向物件(object-oriented ;簡稱: OO) 至今還沒有統一的概念 我們可以把它定義為: 按人們 認識客觀世界的系統思維方式,採用基於物件(實體) 的概念建立模型,模擬客觀世界分析、設 計、實現軟體的辦法。

面向物件程式設計(Object Oriented Programming-OOP) 是一種解決軟體複用的設計和程式設計方法。 這種方法把軟體系統中相近相似的操作邏輯和操作 應用資料、狀態,以類的型式描述出來,以物件例項的形式在軟體系統中複用,以達到提高軟體開發效率的作用。

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類和物件

類和物件的概念

類

類是對一群具有相同特徵或者行為的事物的一個統稱，是抽象的，不能直接使用；

特徵被稱為屬性；

行為被稱為方法。

物件

物件是由類創建出來的一個具體存在，可以直接使用；

由哪一個類創建出來的物件，該物件就具有在那一個類中定義的屬性和方法；

類和物件的關係

類就是建立物件的模板，應該先有類，在有物件；

一個類可以建立多個物件，不同物件之間屬性可能各不相同；

類中定義了什麼方法，物件中就有什麼屬性和方法，不可能少，但可能多，因為物件可以自己在類外增加屬性

類的設計

在使用面向物件開發前，應該首先分析需求，確定一下，程式中需要包含哪些類。

在程式開發中，要設計一個類，通常要滿足以下三個要素

1. 類名 這類事物的名字，滿足大駝峰命名法；
2. 屬性 這類事物具有什麼樣的特徵；
3. 方法 這類事物具有什麼樣的行為

屬性和方法的確定

對 物件的特徵描述，通常可以定義為屬性

物件具有的行為，通常可以定義為方法

面向物件基礎語法

dir內建函式

在Python中物件幾乎是無所不在的，我們之前學習的變數，資料，函式都是物件；

在Python中可以使用以下兩個方法驗證：

1. 在識別符號/資料後輸入一個. ，然後按下tab鍵，ipython會提示該物件能夠呼叫的方法列表；
2. 使用內建函式dir傳入識別符號/資料，可以檢視物件內的所有屬性和方法；

部分內建方法說明

在互動式下：

def demo():
 """這是一個測試函式"""
 print("hello python")

dir(demo)
['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', 
'__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', 
'__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', 
'__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', 
'__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', 
'__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', 
'__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']
demo.__doc__
'這是一個測試函式'

定義簡單的類

面向物件是更大的封裝，在一個類中封裝多個方法，這樣通過這個類創建出來的物件，就可以直接呼叫這些方法了。

定義只包含方法的類

在python中藥定義一個只包含方法的類，語法格式如下：

class 類名:
 def 方法1(self, 列表引數):
 pass
 def 方法2(self, 列表引數):
 pass

方法的定義格式和之前學習的函式幾乎一樣；

區別在於第一個引數必須是self；

注意，類名的命名規則要符合大駝峰命名法；

建立物件

當一個類定義完成後，要使用這個類來建立物件，語法格式如下：

物件變數 = 類名()

第一個面向物件程式

class Cat:
 """定義一個貓類"""
 def eat(self):
 print("小貓愛吃魚")
 def drink(self):
 print("小貓要喝水")
tom = Cat()
tom.eat()
tom.drink()

引用概念的強調

• 在面向物件開發中，引用的概念是同樣使用的。
• 在python中使用類建立物件之後，tom變數仍然記錄的是物件在記憶體中的地址，也就是tom變數引用了新建的貓物件；
• 使用print函式輸出物件變數，可以輸出這個變數引用的物件是由哪一個類建立的物件，以及在記憶體中的地址(十六進位制)

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驗證引用示例

class Cat:
 """定義一個貓類"""
 def eat(self):
 print("小貓愛吃魚")
 def drink(self):
 print("小貓要喝水")
tom = Cat()
tom.eat()
tom.drink()
print(tom) # <__main__.Cat object at 0x0000019D74C30C18>
addr = id(tom)
print("%d" % addr) # 以十進位制表示地址 1775780432920
print("%x" % addr) # 以十六進位制表示地址 19d74c30c18

一個類建立多個物件 示例

class Cat:
 """定義一個貓類"""
 def eat(self):
 print("小貓愛吃魚")
 def drink(self):
 print("小貓要喝水")
tom = Cat()
bosi = Cat()
bosi2 = bosi
print(tom) # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FB70>
print(bosi) # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FC50>
print(bosi2) # <__main__.Cat object at 0x000001A4A0B1FC50>

方法中的self函式

在類外給物件附加屬性

• 不修改類，在類外給物件增加屬性；但不建議這樣使用，因為物件屬性的封裝應該封裝在類的內部。
• 類外增加屬性方法：在類的外部的程式碼中直接通過 物件變數. 設定一個屬性即可；

類外給物件附加屬性示例

class Cat:
"""定義一個貓類"""
def eat(self):
 print("小貓愛吃魚")
def drink(self):
 print("小貓要喝水")
tom = Cat()
tom.name = "湯姆"
bosi = Cat()
bosi.name = "波斯"

利用self 在 類封裝的方法中 輸出物件屬性

由哪一個物件呼叫的方法，方法內的self就是哪一個物件的引用；

在類封裝的方法內部，self就表示當前呼叫方法的物件自己；

呼叫方法時，不需要傳遞self引數；

在類的外部，通過變數名. 訪問物件的屬性和方法；

在類封裝的方法內部中，通過self. 訪問物件的屬性和方法。

class Cat:
 """定義一個貓類"""
 # 哪一個物件呼叫的方法，方法內的self就是哪一個物件的引用
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
 def drink(self):
 print("%s要喝水" % self.name)
tom = Cat()
tom.name = "湯姆"
tom.eat()
tom.drink()
bosi = Cat()
bosi.name = "波斯"
bosi.eat()
bosi.drink()
# 湯姆愛吃魚
# 湯姆要喝水
# 波斯愛吃魚
# 波斯要喝水

在類外給物件增加屬性的問題

如果是在呼叫方法之後，才設定的屬性，並且呼叫的方法要用到屬性，那麼就會報錯。

class Cat:
 """定義一個貓類"""
 # 哪一個物件呼叫的方法，方法內的self就是哪一個物件的引用
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
 def drink(self):
 print("%s要喝水" % self.name)
tom = Cat()
tom.eat() # 報錯
tom.drink() # 報錯
tom.name = "湯姆"

因此，在日常開發中，不推薦在類的外部給物件增加屬性；

物件應該包含有哪些屬性，應該封裝在類的內部。

初始化方法

當使用 類名()建立物件時，會自動執行以下操作：

1. 為物件在記憶體中分配空間--建立物件；
2. 為物件的屬性 設定初始值--初始化方法(init);

這個初始化方法就是 init 方法， init 是物件的內建方法；

init方法是專門用來定義一個類具有哪些屬性的方法；

在我們用類建立一個物件時，如果類中有初始化方法，會自動呼叫初始化方法。

例如以下程式碼，當我們建立物件時，就算不呼叫方法，也會輸出 “初始化方法”。

class Cat:
 def __init__(self):
 print("初始化方法")
tom = Cat() # 初始化方法

在初始化方法中定義屬性

在 init 方法內部使用 self.屬性名 = 屬性的初始值 就可以定義屬性；

定義屬性後，再使用Cat類建立的物件，都會擁有該屬性；

class Cat:
 def __init__(self):
 print("初始化方法")
 # self.屬性名 = 屬性的初始值
 self.name = "湯姆"
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
tom = Cat()
print(tom.name)

使用引數設定屬性初始值

在開發中，如果希望建立物件的同時，就設定物件的屬性，可以對 init 方法進行改進。

1. 把希望設定的屬性，定義成 init 方法的引數
2. 在方法內部使用self.屬性名 = 形參 接收外部傳遞的引數
3. 在建立物件時，使用類名(屬性1，屬性2，...)呼叫

引數設定屬性初始值示例

class Cat:
 def __init__(self, new_name):
 # self.屬性名 = 形參
 self.name = new_name
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
tom = Cat("湯姆")
tom.eat()
bosi = Cat("波斯")
bosi.eat()
# 湯姆愛吃魚
# 波斯愛吃魚

內建方法和屬性

del方法

del 方法 會在 執行完所有程式碼後系統自動銷燬物件變數;

因為tom是全域性物件，所以正常執行時 會在所有程式碼結束後自動呼叫 del 方法;

如果使用了del關鍵字刪除tom的全域性變數，則會在執行del tom前 就會自動呼叫 del 方法銷燬物件記憶體;

應用場景

init改造初始化方法，可以讓建立物件更加靈活；

del如果希望在物件被銷燬前，再做一些事情，可以考慮使用 del 方法；

生命週期

一個物件從呼叫 類名()建立物件，生命週期開始；

一個物件的 del 方法一旦被呼叫，生命週期結束；

在物件的生命週期之內，可以訪問物件屬性，或者讓物件呼叫方法。

class Cat:
 def __init__(self, new_name):
 # self.屬性名 = 屬性的初始值
 self.name = new_name
 print("%s init" % self.name)
 def __del__(self):
 print("%s del" % self.name)
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
tom = Cat("湯姆")
tom.eat()
print("-"*50)
# 湯姆 init
# 湯姆愛吃魚
# --------------------------------------------------
# 湯姆 del

沒執行完所有程式碼就刪除tom物件

class Cat:
 def __init__(self, new_name):
 # self.屬性名 = 屬性的初始值
 self.name = new_name
 print("%s init" % self.name)
 def __del__(self):
 print("%s del" % self.name)
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
# tom 是一個全域性變數
tom = Cat("湯姆")
tom.eat()
# 因為在執行完所有程式碼之前，全域性變數tom就被刪除了，所以會自動呼叫__del__方法，不會等-*50的執行
del tom
print("-"*50)
# 湯姆 init
# 湯姆愛吃魚
# 湯姆 del
# --------------------------------------------------

str方法

print(變數物件) 預設看到父類和變數物件的記憶體地址，但 我們可以通過 str 方法來自定義看到的內容 ；

注意， str 方法必須要返回一個字串。

class Cat:
 def __init__(self, new_name):
 # self.屬性名 = 形參
 self.name = new_name
 def __str__(self):
 return "<object_name>-<%s>" % self.name
 def eat(self):
 print("%s愛吃魚" % self.name)
# tom 是一個全域性變數
tom = Cat("湯姆")
tom.eat()
print(tom)
# 湯姆愛吃魚
# <object_name>-<湯姆>

身份運算子is

身份運算子介紹

身份運算子用於比較兩個物件的記憶體地址是否一致--是否是對同一個物件的引用；

注意，在python中針對None比較時，建議使用is判斷；

身份運算子表

is和==的區別

is用於判斷兩個變數引用物件是否是同一個；

==用於判斷引用變數的值是否相等；

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2]
b.append(3)
a is b # False
a ==b # True

當在判斷None時，建議使用is判斷；

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