Python基础之面向对象基本概念

面向过程和面向对象概念

过程和函数：过程类似于函数，只能执行，但是没有返回结果；函数不仅能执行，还能返回结果。

面向过程和面向对象基本概念

面向过程-怎么做

把完成某一个需求的所有步骤从头到尾逐步实现；
根据开发需求，将某些功能独立的代码封装成一个又一个函数；
最后完成的代码，就是顺序的调用不同的函数。

特点

注重步骤和过程，不注重职责分工；
如果复杂需求，代码会变得很复杂；
开发复杂项目，没有固定的套路，开发难度很大。

面向对象-谁来做

相比较函数，面向对象是更大的封装，根据职责在一个对象中封装多个方法。

在完成某一个需求前，首先确定职责-要做的事情(方法)
根据职责确定不同的对象，在对象内部封装不同的多个方法
最后完成的代码，就是顺序的让不同的对象调用不同的方法。

特点

注重对象和职责，不同的对象承担不同的职责；
更加适合应对复杂的需求变化，是专门应对复杂项目开发，提供的固定套路；
需要在面向过程基础上，再学习一些面向对象的语法。
将数据与函数绑定到一起，进行封装，这样能够更快速的开发程序，减少了重复代码的重写过程

面向对象是基于面向过程的

用面向对象的思维解决问题的重点
当遇到一个需求的时候不用自己去实现，如果自己一步步实现那就是面向过程；应该找一个专门做这个事的人来做。

面向对象(object-oriented ;简称: OO) 至今还没有统一的概念我们可以把它定义为: 按人们认识客观世界的系统思维方式,采用基于对象(实体) 的概念建立模型,模拟客观世界分析、设计、实现软件的办法。

面向对象编程(Object Oriented Programming-OOP) 是一种解决软件复用的设计和编程方法。这种方法把软件系统中相近相似的操作逻辑和操作应用数据、状态,以类的型式描述出来,以对象实例的形式在软件系统中复用,以达到提高软件开发效率的作用。

类和对象

类和对象的概念

类

类是对一群具有相同特征或者行为的事物的一个统称，是抽象的，不能直接使用；
特征被称为属性；
行为被称为方法。

对象

对象是由类创建出来的一个具体存在，可以直接使用；
由哪一个类创建出来的对象，该对象就具有在那一个类中定义的属性和方法；

类和对象的关系

类就是创建对象的模板，应该先有类，在有对象；
一个类可以创建多个对象，不同对象之间属性可能各不相同；
类中定义了什么方法，对象中就有什么属性和方法，不可能少，但可能多，因为对象可以自己在类外增加属性

类的设计

在使用面向对象开发前，应该首先分析需求，确定一下，程序中需要包含哪些类。

在程序开发中，要设计一个类，通常要满足以下三个要素

类名这类事物的名字，满足大驼峰命名法；
属性这类事物具有什么样的特征；
方法这类事物具有什么样的行为

属性和方法的确定

对对象的特征描述，通常可以定义为属性
对象具有的行为，通常可以定义为方法

面向对象基础语法

dir内置函数

在Python中对象几乎是无所不在的，我们之前学习的变量，数据，函数都是对象；

在Python中可以使用以下两个方法验证：

在标识符/数据后输入一个. ，然后按下tab键，ipython会提示该对象能够调用的方法列表；
使用内置函数dir传入标识符/数据，可以查看对象内的所有属性和方法；

部分内置方法说明

序号	方法名	类型	作用
01	new	方法	创建对象时，会被自动调用
02	init	方法	对象被初始化时，会被自动调用
03	del	方法	对象被从内存中销毁前，会被自动调用
04	str	方法	返回对象的描述信息，print函数输出使用

在交互式下：

def demo():
    """这是一个测试函数"""
    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__
'这是一个测试函数'

定义简单的类

面向对象是更大的封装，在一个类中封装多个方法，这样通过这个类创建出来的对象，就可以直接调用这些方法了。

定义只包含方法的类

在python中药定义一个只包含方法的类，语法格式如下：

class 类名:
    def 方法1(self, 列表参数):
        pass
    def 方法2(self, 列表参数):
        pass

方法的定义格式和之前学习的函数几乎一样；
区别在于第一个参数必须是self；
注意，类名的命名规则要符合大驼峰命名法；

创建对象

当一个类定义完成后，要使用这个类来创建对象，语法格式如下：

对象变量 = 类名()

第一个面向对象程序

class Cat:
    """定义一个猫类"""
    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")

    def drink(self):
        print("小猫要喝水")


tom = Cat()
tom.eat()
tom.drink()

引用概念的强调

在面向对象开发中，引用的概念是同样使用的。
在python中使用类创建对象之后，tom变量仍然记录的是对象在内存中的地址，也就是tom变量引用了新建的猫对象；
使用print函数输出对象变量，可以输出这个变量引用的对象是由哪一个类创建的对象，以及在内存中的地址(十六进制)

验证引用示例

class Cat:
    """定义一个猫类"""
    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")

    def drink(self):
        print("小猫要喝水")

tom = Cat()
tom.eat()
tom.drink()

print(tom)  # <__main__.Cat object at 0x0000019D74C30C18>

addr = id(tom)
print("%d" % addr)  # 以十进制表示地址 1775780432920
print("%x" % addr)  # 以十六进制表示地址 19d74c30c18

一个类创建多个对象示例

class Cat:
    """定义一个猫类"""
    def eat(self):
        print("小猫爱吃鱼")

    def drink(self):
        print("小猫要喝水")

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函数

在类外给对象附加属性

不修改类，在类外给对象增加属性；但不建议这样使用，因为对象属性的封装应该封装在类的内部。
类外增加属性方法：在类的外部的代码中直接通过对象变量. 设置一个属性即可；

类外给对象附加属性示例

class Cat:
"""定义一个猫类"""
def eat(self):
    print("小猫爱吃鱼")

def drink(self):
    print("小猫要喝水")

tom = Cat()
tom.name = "汤姆"

bosi = Cat()
bosi.name = "波斯"

利用self 在类封装的方法中输出对象属性

由哪一个对象调用的方法，方法内的self就是哪一个对象的引用；
在类封装的方法内部，self就表示当前调用方法的对象自己；
调用方法时，不需要传递self参数；
在类的外部，通过变量名. 访问对象的属性和方法；
在类封装的方法内部中，通过self. 访问对象的属性和方法。

class Cat:
    """定义一个猫类"""
    # 哪一个对象调用的方法，方法内的self就是哪一个对象的引用
    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)

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


tom = Cat()
tom.name = "汤姆"
tom.eat()
tom.drink()

bosi = Cat()
bosi.name = "波斯"
bosi.eat()
bosi.drink()

# 汤姆爱吃鱼
# 汤姆要喝水
# 波斯爱吃鱼
# 波斯要喝水

在类外给对象增加属性的问题
如果是在调用方法之后，才设置的属性，并且调用的方法要用到属性，那么就会报错。

class Cat:
    """定义一个猫类"""
    # 哪一个对象调用的方法，方法内的self就是哪一个对象的引用
    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)

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


tom = Cat()
tom.eat()  # 报错
tom.drink()  # 报错
tom.name = "汤姆"

因此，在日常开发中，不推荐在类的外部给对象增加属性；
对象应该包含有哪些属性，应该封装在类的内部。

初始化方法

当使用类名()创建对象时，会自动执行以下操作：

为对象在内存中分配空间--创建对象；
为对象的属性设置初始值--初始化方法(init);

这个初始化方法就是__init__方法，__init__是对象的内置方法；
__init__方法是专门用来定义一个类具有哪些属性的方法；
在我们用类创建一个对象时，如果类中有初始化方法，会自动调用初始化方法。

例如以下代码，当我们创建对象时，就算不调用方法，也会输出 “初始化方法”。

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


tom = Cat()  # 初始化方法

在初始化方法中定义属性

在__init__方法内部使用 self.属性名 = 属性的初始值就可以定义属性；
定义属性后，再使用Cat类创建的对象，都会拥有该属性；

class Cat:
    def __init__(self):
        print("初始化方法")
        # self.属性名 = 属性的初始值
        self.name = "汤姆"

    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)


tom = Cat()
print(tom.name)

使用参数设置属性初始值

在开发中，如果希望创建对象的同时，就设置对象的属性，可以对__init__方法进行改进。

把希望设置的属性，定义成__init__方法的参数
在方法内部使用self.属性名 = 形参接收外部传递的参数
在创建对象时，使用类名(属性1，属性2，...)调用

参数设置属性初始值示例

class Cat:
    def __init__(self, new_name):
        # self.属性名 = 形参
        self.name = new_name

    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)


tom = Cat("汤姆")
tom.eat()

bosi = Cat("波斯")
bosi.eat()

# 汤姆爱吃鱼
# 波斯爱吃鱼

内置方法和属性

del方法 ####
del 方法会在执行完所有代码后系统自动销毁对象变量;
因为tom是全局对象，所以正常运行时会在所有代码结束后自动调用del方法;
如果使用了del关键字删除tom的全局变量，则会在执行del tom前就会自动调用del方法销毁对象内存;

应用场景
__init__改造初始化方法，可以让创建对象更加灵活；
__del__如果希望在对象被销毁前，再做一些事情，可以考虑使用__del__方法；

生命周期
一个对象从调用类名()创建对象，生命周期开始；
一个对象的__del__方法一旦被调用，生命周期结束；
在对象的生命周期之内，可以访问对象属性，或者让对象调用方法。

class Cat:
    def __init__(self, new_name):
        # self.属性名 = 属性的初始值
        self.name = new_name

        print("%s init" % self.name)

    def __del__(self):
        print("%s del" % self.name)

    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)


tom = Cat("汤姆")
tom.eat()
print("-"*50)

# 汤姆 init
# 汤姆爱吃鱼
# --------------------------------------------------
# 汤姆 del

没执行完所有代码就删除tom对象

class Cat:
    def __init__(self, new_name):
        # self.属性名 = 属性的初始值
        self.name = new_name

        print("%s init" % self.name)

    def __del__(self):
        print("%s del" % self.name)

    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)


# tom 是一个全局变量
tom = Cat("汤姆")
tom.eat()
# 因为在执行完所有代码之前，全局变量tom就被删除了，所以会自动调用__del__方法，不会等-*50的执行
del tom

print("-"*50)

# 汤姆 init
# 汤姆爱吃鱼
# 汤姆 del
# --------------------------------------------------

str方法 ####
print(变量对象) 默认看到父类和变量对象的内存地址，但我们可以通过str方法来自定义看到的内容；
注意，str方法必须要返回一个字符串。

class Cat:
    def __init__(self, new_name):
        # self.属性名 = 形参
        self.name = new_name

    def __str__(self):
        return "<object_name>-<%s>" % self.name

    def eat(self):
        print("%s爱吃鱼" % self.name)


# tom 是一个全局变量
tom = Cat("汤姆")
tom.eat()

print(tom)

# 汤姆爱吃鱼
# <object_name>-<汤姆>