python学习-面向对象编程1
本文介绍 python 面向对象编程，基础概念、类、对象及其属性与方法、继承、多态、封装和高级特性，抽象类及接口。
供自己以后查漏补缺，也欢迎同道朋友交流学习。
引言
上面几篇内容主要介绍的 Python 的基础用法，但我们在真实开发过程中，不会仅仅写个函数、定义属性这样简单了事，而是要基于 类 (class) 和 模块 (module)进行面向对象方式编程。
本章介绍主要 python 面向对象编程的基础概念、类、对象及其属性与方法、继承、多态、封装和高级特性，抽象类及接口。
基础概念
面向对象（Object-Oriented，OO）是一种编程范式，它基于 对象 的概念来设计软件和程序。
这种范式将现实世界中的实体抽象为对象，每个对象都包含数据（属性）和能够对这些数据执行的操作（方法）。
面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是实现面向对象思想的一种编程方式。
以下是 OOP 中的一些核心概念的定义和作用：
- 对象（Object）: 对象是现实世界中事物的抽象，它包含
属性（数据）和方法（行为）。在 OOP 中，对象是类的实例。 - 类（Class）: 作为创建对象的模板，它定义了一组属性和方法，封装数据和行为的集合，提供代码重用和
模块化。 - 封装（Encapsulation）: 隐藏对象的内部状态和行为的实现细节，提高代码的
安全性和减少耦合，使得对象的使用更加简单，因为用户不需要了解内部复杂性。 - 继承（Inheritance）: 继承是一种创建新类的方式，子类可以
继承父类的属性和方法，子类可以扩展父类的功能，提高代码的可维护性和扩展性。 - 多态（Polymorphism）: 多态是指允许不同类的对象对同一消息做出响应的能力，即同一个接口可以被不同的实例以不同的方式实现。
创建和使用
在面向对象编程（OOP）中，类和对象是核心概念。
类的创建
在 Python 中，使用 class 关键字来定义一个类。类可以包含属性和方法。以下是一个简单的类定义示例：
classAnimal:
def__init__(self, name, age):
self.name = name # 属性
self.age = age # 属性
defrun(self): # 方法
print(self.name, "正在跑步")
我们使用了 class 定义了一个动物类 Animal，定义了构造函数 __init__() 用于实例化对象，定义了 name 和 age 俩个属性，定义了跑路 run 这个方法。
实例化对象
my_cat = Animal('小黑', 2)
print(my_cat.name) # 小黑
print(my_cat.age) # 2
my_cat.run() # 小黑 正在跑步
特殊方法
在 Python 中，特殊方法（也称为魔术方法或双下方法）是一些有特殊意义的内置方法，它们在特定的操作或内置函数被调用时自动执行。这些方法通常以双下划线（__）开头和结尾。以下是一些常用的特殊方法及其用途：
__str__(self)：当使用 print() 函数或 str() 时调用，应该返回一个可读性强的字符串表示，通常用于用户显示。__repr__(self)：当使用repr() 函数时调用，或者在交互式解释器中一个对象被表示时调用。
classAnimal:
def__init__(self, name, age):
self.name = name # 属性
self.age = age # 属性
defrun(self):
print(self.name, "正在跑步")
def__str__(self):
returnf"{self.name}{self.age}"
def__repr__(self):
returnf"Animal('{self.name}', '{self.age}')"
my_cat = Animal('小黑', 2)
print(my_cat) # 调用 __str__ 输出：小黑 2
print(repr(my_cat)) # 调用 __repr__ 输出：Animal('小黑', '2')
print(my_cat.name) # 输出：小黑
print(my_cat.age) # 输出：2
my_cat.run() # 输出：小黑 正在跑步
继承和多态
继承是面向对象编程中的一个核心概念，它允许一个类（称为子类或派生类）继承另一个类（称为父类或基类）的属性和方法。
多态是指允许不同类的对象对同一消息做出响应的能力。换句话说，不同的对象可以对同一个方法名做出不同的响应。
单继承与多重继承
使用super()函数
在 Python 中，super() 函数用于调用父类的方法。它可以在子类中使用，以访问和调用父类的方法。
在子类中调用父类的方法时，super() 函数可以帮助我们避免显式地指定父类的名称，从而提高代码的可读性和可维护性。
classDog(Animal):
def__init__(self, name, age, color):
super().__init__(name, age)
self.color = color
defrun(self):
returnsuper().run()
my_dog = Dog('小白', 3, '白色')
my_dog.run() # 输出：小白 正在跑步
方法重写
在子类中，我们可以重写父类的方法，以提供不同的实现。
classParent:
defshow(self):
print("Parent show method")
classChild(Parent):
defshow(self): # 重写父类方法
print("Child show method")
child = Child()
child.show() # 输出: Child show method
多态
多态通常是通过方法重写实现的。当一个父类引用指向子类对象时，调用的方法是子类重写的方法。
classAnimal:
defmake_sound(self):
raise NotImplementedError("子类必须实现这个方法")
classDog(Animal):
defmake_sound(self):
print("Woof")
classCat(Animal):
defmake_sound(self):
print("Meow")
defanimal_sound(animal):
animal.make_sound()
dog = Dog()
cat = Cat()
animal_sound(dog) # 输出: Woof
animal_sound(cat) # 输出: Meow
Animal 类定义了一个 make_sound 方法，而 Dog 和 Cat 类分别重写了这个方法。
函数 animal_sound 接受一个 Animal 类型的参数，并调用 make_sound 方法。
由于多态，传入 Dog 或 Cat 对象时，会调用相应的 make_sound 实现。
这就是多态的实现，它使得同一个接口可以有不同的行为。
封装和高级特性
私有属性和方法
私有属性和方法通常通过在属性或方法名前加上双下划线（__）来表示。
这会触发名称改写（name mangling），使得这些属性和方法在类外部不可直接访问。
classAnimal:
def__init__(self, name, age, gender):
self.name = name # 属性
self.age = age # 属性
self.__gender = gender # 私有属性
def__get_gender(self):
returnself.__gender # 私有方法
defrun(self):
print(self.name, "正在跑步")
my_animal = Animal('黑熊', 5, '雄性')
print(my_animal.__gender) # 报错
print(my_animal.__get_gender()) # 报错
静态方法和类方法
- 静态方法（@staticmethod）：
静态方法不接收类或实例的引用，因此它们无法访问类的状态。它们通常用于实现与类相关但不需要类或实例数据的功能。 - 类方法（@classmethod）：
类方法接收类作为第一个参数（通常命名为cls），它们可以访问和修改类的状态。
classAnimal:
@staticmethod
defspeek():
print("动物在叫")
@classmethod
defeat(cls):
print("动物在吃")
Animal.speek()
Animal.eat()
抽象类和接口
抽象类
抽象类是不能被直接实例化的类，它通常用作基类，为其他类提供公共的接口或实现。
抽象类可以包含抽象方法，这些方法只定义签名，不提供具体的实现。
使用abc模块定义抽象类：
在 Python 中，abc模块提供了ABC（Abstract Base Class）和abstractmethod装饰器，用于定义抽象类和抽象方法。
from abc import ABC, abstractmethod
classAnimal(ABC):
@abstractmethod
defspeek():
pass
defeat():
pass
classDog(Animal):
defspeek():
print("汪汪汪")
defeat():
print("吃骨头")
classCat(Animal):
defspeek():
print("喵喵喵")
defeat():
print("吃鱼")
Dog.speek() # 输出: 汪汪汪
Dog.eat() # 输出: 吃骨头
Cat.speek() # 输出: 喵喵喵
Cat.eat() # 输出: 吃鱼
接口
在 Python 中，没有直接的接口概念，但可以使用抽象类和抽象方法来模拟接口。
练习代码库地址
python-study
