【Python】面向对象之类和对象
目录
1面向过程和面向对象
2.类和对象
2.1类
2.2对象
3.定义类
4.类的操作
5.__init()__方法
6.self
6.1self作为实例传参
6.2通过self在类中调用类中的实例属性和实例方法
7.属性
7.1类属性
7.2实例属性
8.方法
8.1实例方法
8.2类方法
8.3静态方法
8.4在类外定义方法
8.5特殊方法
9.动态添加属性与方法
9.1动态给对象添加属性
9.2动态给类添加属性
9.3动态给实例添加方法
9.4动态给类添加方法
9.5动态删除属性与方法
9.6_slots_限制实例属性与实例方法
1面向过程和面向对象
面向过程编程（Procedural Programming）和面向对象编程（OOP）是两种不同的编程范式，它们在软件开发中都有广泛的应用。
Python是一种混合型的语言，既支持面向过程的编程，也支持面向对象的编程。
面向过程的编程是一种以过程为中心的编程方式，主要关注解决问题的步骤，并将这些步骤写成函数或方法。
面向对象的编程是一种以对象为中心的编程方式，主要关注在解决问题的过程中涉及哪些对象以及这些对象如何交互
面向过程举例
想象一下，你要做一顿美味的晚餐。在面向过程编程的思维下，你会把整个做饭的过程拆分成一系列的步骤。
def buy(): print("去超市购买食材。") def wash(): print("清洗蔬菜。") def cut(): print("切菜。") def cook(): print("开始烹饪。") def serve(): print("上菜啦！") buy() wash() cut() cook() serve()面就是一个典型的面向过程的程序，我们把整个做饭的过程分解成了一个个函数，每个函数完成一个特定的任务，然后按照顺序依次调用这些函数，就可以完成做晚餐的任务啦。这种方式非常直接，适合一些简单的任务，它注重的是程序的流程和步骤。
但是呢，当我们的程序变得越来越复杂，会出现什么问题呢？比如说，我们现在想做不同类型的菜，有些菜可能不需要洗菜，有些菜可能不需要切菜，或者你要同时做几道菜，那我们的代码就会变得越来越长，越来越乱，而且上面的代码步骤是没有通用性的。
面向对象举例（先感受）
用面向对象的思想实现上面的做菜功能
class Dish: def __init__(self, name): self.name = name def prepare(self): pass class Salad(Dish): def prepare(self): print(f"为 {self.name} 购买食材。") print(f"清洗 {self.name} 的蔬菜。") print(f"切 {self.name} 的蔬菜。") class Stew(Dish): def prepare(self): print(f"为 {self.name} 购买食材。") print(f"切 {self.name} 的肉。") print(f"烹饪 {self.name}。") class Soup(Dish): def prepare(self): print(f"为 {self.name} 购买食材。") print(f"煮 {self.name}。") salad = Salad("蔬菜沙拉") stew = Stew("炖肉") soup = Soup("西红柿鸡蛋汤") salad.prepare() stew.prepare() soup.prepare()在这里，我们创建了一个 Dish 类，它就像是一个菜的模板。然后我们创建了 Salad、Stew 和 Soup 这些子类，它们都继承自 Dish 类。每个子类都有自己的 prepare 方法，这个方法描述了如何准备这道菜。
这样，我们可以看到面向对象编程的优势啦 首先，我们把相关的数据（比如菜的名字）和操作（比如准备菜的过程）都封装在了一个类里面，这叫做 “封装”。而且，不同类型的菜可以有自己独特的准备方法，我们可以根据需要去修改或扩展这些方法，而不会影响其他类。这就像是每个菜都有自己的制作过程。
还有，当我们想要添加新的菜品时，我们只需要创建一个新的子类，定义它自己的 prepare 方法就好，不需要修改原来的代码。
面向对象历史
对象作为编程实体最早是于1960年代由Simula 67语言引入思维。Simula这一语言是奥利-约翰·达尔和克利斯登·奈加特在奥斯陆的挪威计算中心为模拟环境而设计的。（据说，他们是为了模拟船只而设计的这种语言，并且对不同船只间属性的相互影响感兴趣。他们将不同的类型船只归纳为不同的类，而每一个对象，基于它的类，可以定义它自己的属性和行为。）这种办法是分析式程序的最早概念体现。在分析式程序中，我们将真实世界的对象映射到抽象的对象，这叫做“模拟”。Simula不仅引入了“类”的概念，还应用了实例这一思想，这可能是这些概念的最早应用。
2.类和对象
2.1类
类描述了所创建的对象共同的属性（是什么）和方法（能做什么），属性和方法统称为类的成员。
- 类是对大量对象共性的抽象
- 类是创建对象的模板
- 类是客观事物在人脑中的主观反映
2.2对象
- 在自然界中，只要是客观存在的事物都是对象
- 类是抽象的，对象是类的实例（Instance），是具体的。
- 一个对象有自己的状态（属性）、行为（方法）和唯一的标识（本质上指内存中所创建的对象的地址）。
3.定义类
语法
class 类名: """类说明文档""" 类体类名一般使用大驼峰命名法。
类体中可以包含类属性（也叫类变量）、方法、实例属性（也叫实例变量）等。
案例
定义一个人的类，包含__init__()方法、eat()方法和drink()方法。
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self): self.age = 0 def eat(self): print("eating...") def drink(self): print("drinking...")4.类的操作
类支持两种操作，成员引用和实例化。
成员引用
语法
类名.成员名
案例
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self): self.age = 0 def eat(self): print("eating...") def drink(self): print("drinking...") home = Person.home # 获取一个字符串 eat_function = Person.eat # 获取一个函数对象 doc = Person.__doc__ # 获取类的说明文档 print(home) # earth print(eat_function) # <function Person.eat at 0x00000232C8230F40> print(doc) # 人的类实例化
语法
变量名 = 类名()
案例
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self): self.age = 0 def eat(self): print("eating...") def drink(self): print("drinking...") p = Person() # 创建一个对象 print(p.home) # earth print(p.age) # 0 p.eat() # eating... p.drink() # drinking...5.__init()__方法
__init__() 是一个特殊的方法，也被称作构造函数。__init__() 方法的主要作用是在创建类的对象时，对对象的属性进行初始化。当你使用类名创建一个新的对象时，Python 会自动调用 __init__() 方法，并将新创建的对象作为第一个参数（通常命名为 self）传递给它。
注意：
- self：这是一个约定俗成的参数名，它代表类的实例对象本身。在方法内部，通过 self 可以访问和修改对象的属性。
- __init__() 方法不是必需的。如果类中没有定义 __init__() 方法，Python 会使用默认的构造函数，该构造函数不执行任何操作。
- __init__() 方法只能返回 None，不能返回其他值。如果尝试返回其他值，会引发 TypeError 异常
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self, name): self.name = name p = Person("张三") # 创建一个对象 print(p.name) # 张三6.self
6.1self作为实例传参
self代表类的实例自身。调用实例方法时，实例对象会作为第一个参数被传入。因此，我们调用p.eat()时就相当于调用了Person.eat(p)。
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self, name): self.name = name def eat(self): print("eating...") def drink(self): print("drinking...") p = Person("张三") # 创建一个对象 p.eat() # eating... Person.eat(p) # eating...6.2通过self在类中调用类中的实例属性和实例方法
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self, name): self.name = name def eat(self): print("eating...") def drink(self): print("drinking...") def eat_and_drink(self): print(self.name) # 在类中调用name self.eat() # 在类中调用eat()方法 self.drink() # 在类中调用drink()方法 p = Person("张三") # 创建一个对象 p.eat_and_drink()7.属性
7.1类属性
也叫类变量。在类中方法外定义的属性。
通过类名.属性名或实例名.属性名访问
class Person: """人的类""" home = "earth" # 定义类属性 print(Person.home) # 通过类名访问类属性 p1 = Person() # 创建一个实例对象 print(p1.home) # 通过实例名访问类属性，(如果实例没有覆盖这个类属性的值)通过类名.属性名添加与修改类属性
class Person: """人的类""" Person.home = "earth" # 添加类属性 print(Person.home) # earth Person.home = "mars" # 修改类属性 print(Person.home) # mars若使用实例名.属性名则会创建或修改实例属性，因此不建议类属性和实例属性同名。
class Person: """人的类""" home = "earth" p1 = Person() p2 = Person() print(Person.home) # earth print(p1.home) # earth print(p2.home) # earth print("通过 类名.属性名 修改 类属性") Person.home = "mars" print(Person.home) # mars print(p1.home) # mars print(p2.home) # mars print("通过 实例名.属性名 会创建 实例属性") p1.home = "venus" print(Person.home) # mars print(p1.home) # venus print(p2.home) # mars所有该类的实例共享同一个类属性
class Person: """人的类""" home = "earth" # 定义类属性，所有实例共享 p1 = Person() # 创建一个实例对象 p2 = Person() # 创建另一个实例对象 print(p1.home) # earth print(p2.home) # earth Person.home = "mars" # 修改类属性 print(p1.home) # mars print(p2.home) # mars7.2实例属性
也叫实例变量。在类__init__方法中定义的属性。通过self.属性名定义。
通过实例名.属性名访问
class Person: """人的类""" def __init__(self, name, age): self.name = name # 定义实例属性 self.age = age # 定义实例属性 p1 = Person("张三", 18) # 创建一个实例对象 print(p1.name, p1.age) # 张三 18 p2 = Person("李四", 81) # 创建一个实例对象 print(p2.name, p2.age) # 李四 81 print(Person.name) # 报错通过实例名.属性名添加与修改实例属性
class Person: """人的类""" pass p1 = Person() # 创建一个实例对象 p1.name = "张三" # 添加实例属性 p1.age = 18 # 添加实例属性 print(p1.name, p1.age) # 张三 18 p1.age = 25 # 修改实例属性 print(p1.name, p1.age) # 张三 25每个实例独有一份实例属性
class Person: """人的类""" def __init__(self, name): self.name = name # 定义实例属性 self.age = 0 # 定义实例属性 p1 = Person("张三") # 创建一个实例对象 print(p1.name, p1.age) # 张三 0 p1.age = 18 # 修改p1的age属性 print(p1.name, p1.age) # 张三 18 p2 = Person("李四") # 创建另一个实例对象 print(p2.name, p2.age) # 李四 08.方法
Python的类中有三种方法：实例方法、静态方法、类方法。
8.1实例方法
- 实例方法在类中定义，第一个参数为self，代表实例本身。
- 实例方法只能被实例对象调用。
可以访问实例属性、类属性、类方法。
class Person: """人的类""" home = "earth" def __init__(self, name): self.name = name def instance_method(self): print(self.name, self.home, Person.home) p = Person("张三") p.instance_method() # 张三 earth earth，此时p中没有home实例属性，会去查找home类属性 Person.home = "venus" # 修改类属性 p.home = "mars" # 定义实例属性 p.instance_method() # 张三 mars venus8.2类方法
- 类方法在类中通过@classmethod定义，第一个参数为cls，代表类本身。
- 类方法可以被类和实例对象调用。
- 可以访问类属性。
- 在不创建实例的情况下调用，通过类名直接调用，非常方便，适合一些和类整体相关的操作。
class Person: """人的类""" home = "earth" # 定义类属性 @classmethod def class_method(cls): print(cls.home) Person.class_method() # 通过类调用类方法 p1 = Person() # 创建一个实例对象 p1.class_method() # 通过实例对象调用类方法8.3静态方法
- 静态方法在类中通过@staticmethod定义
- 不访问实例属性或类属性，只依赖于传入的参数
- 可以通过类名或实例调用，但它不会访问类或实例的内部信息，更像是一个工具函数，只是为了方便组织代码，把它放在了类里面。
class Person: """人的类""" home = "earth" # 定义类属性 @staticmethod def static_method(): print("static method") Person.static_method() # 通过类调用静态方法 p1 = Person() # 创建一个实例对象 p1.static_method() # 通过实例对象调用静态方法8.4在类外定义方法
并非必须在类定义中进行方法定义，也可以将一个函数对象赋值给一个类内局部变量。
# 在类外定义的函数 def f1(self, x, y): print(x & y) class C: f = f1 C().f(6, 13) # 48.5特殊方法
方法名中有两个前缀下划线和两个后缀下划线的方法为特殊方法，也叫魔法方法。上文提到的__init__()就是一个特殊方法。这些方法会在进行特定的操作时自动被调用。
几个常见的特殊方法：
__new__()
对象实例化时第一个调用的方法。
__init__()
类的初始化方法。
__del__()
对象的销毁器，定义了当对象被垃圾回收时的行为。使用del xxx时不会主动调用__del__()，除非此时引用计数==0。
__str__()
定义了对类的实例调用str()时的行为。
__repr__()
定义对类的实例调用repr()时的行为。str()和repr()最主要的差别在于目标用户。repr()的作用是产生机器可读的输出（大部分情况下，其输出可以作为有效的Python代码），而str()则产生人类可读的输出。
__getattribute__()
属性访问拦截器，定义了属性被访问前的操作。
9.动态添加属性与方法
9.1动态给对象添加属性
class Person: def __init__(self, name=None): self.name = name p = Person("张三") print(p.name) # 张三 p.age = 18 print(p.age) # 189.2动态给类添加属性
class Person: def __init__(self, name=None): self.name = name p = Person("张三") print(p.name) # 张三 Person.age = 0 print(p.age) # 09.3动态给实例添加方法
添加普通方法
class Person: def __init__(self, name=None): self.name = name def eat(): print("吃饭") p = Person("张三") p.eat = eat p.eat() # 吃饭添加实例方法
给对象添加的实例方法只绑定在当前对象上，不对其他对象生效，而且需要传入 self 参数。需要使用 types.MethodType(方法名，实例对象) 来添加实例方法。
import types class Person: def __init__(self, name=None): self.name = name def eat(self): print(f"{self.name}在吃饭") p = Person("张三") p.eat = types.MethodType(eat, p) p.eat() # 张三在吃饭9.4动态给类添加方法
给类添加的方法对它的所有对象都生效，添加类方法需要传入 cls 参数，添加静态方法则不需要。
class Person: home = "earth" def __init__(self, name=None): self.name = name # 定义类方法 @classmethod def come_from(cls): print(f"来自{cls.home}") # 定义静态方法 @staticmethod def static_function(): print("static function") Person.come_from = come_from Person.come_from() # 来自earth Person.static_function = static_function Person.static_function() # static function9.5动态删除属性与方法
- del对象.属性名
- delattr(对象，属性名)
9.6_slots_限制实例属性与实例方法
Python允许在定义类的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该类的实例能添加的属性。使用__slots__可以限制添加实例属性和实例方法，但类属性、类方法和静态方法还可以添加。__slots__仅对当前类生效，对其子类无效。
import types class Person: __slots__ = ("name", "age", "eat") def __init__(self, name=None): self.name = name def eat(self): print(f"{self.name}在吃饭") def drink(self): print(f"{self.name}在喝水") p = Person("张三") # 添加实例属性 p.age = 10 print(p.age) # 10 # 添加实例方法 p.eat = types.MethodType(eat, p) p.eat() # 张三在吃饭 # 添加实例属性 p.weight = 100 # AttributeError: 'Person' object has no attribute 'weight' # 添加实例方法 p.drink = types.MethodType(drink, p) # AttributeError: 'Person' object has no attribute 'drink'