python进阶学习三(面向对象)

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面向对象概念

和java一样，类(class)和对象是面向对象的体现，它是一种设计思想现实生活在计算机世界的映射。类的最基本作用就是封装代码，在一个类里可以定义很多个类。

1，类的定义

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class Student():
    #可以在类体定义变量
    name = ''
    age = 0
    c = 9

    #也可以在类体定义函数
    def print_file(self): #要加self
        def print_file(self):
        print('name:' + name)
        print('name:' + str(age)
#然而运行还是会报错
PS G:\python> python test10.py
Traceback (most recent call last):
  File "test10.py", line 15, in <module>
    student.print_file()
  File "test10.py", line 11, in print_file
    print('name:' + name)
NameError: name 'name' is not defined
#显示没有定义 name变量
#正确的方法是在name和age这两个变量前加self.来引用。
class Student():
    name = ''
    age = 0

    def print_file(self):
        print('name:' + self.name)
        print('name:' + str(self.age))

student = Student() 
student.print_file()
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
name:
name:0

1.1 方法与函数的区别

1，实际上很多时候我们都把他们划等号，java、c#一般称为方法，c和c++一般称函数。
2，方法：趋向于面向对象的概念，python建议称方法，在模块里就建议称函数。
3，函数：面向过程的概念
当然没有必要刻意强调它们的区别

1.2 变量

1，在模块中定义的就称变量
2，在类中定义的就称为数据成员(这样以体现封装性)。

1.3 类和对象的关系和区别

类的定义：类是现实世界或思维世界中的实体在计算机中的反映，它将数据以及这些数据上的操作封装在一起。
类只是一类事物的总称，并不是一个具体的集合，具体的对象表示具体的类的一个实例，类的实例化就生成一个对象。

1.4 类的实例化

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student1 = Student() 
student2 = Student() 
student3 = Student() 
print(id(student1))
print(id(student2))
print(id(student3))
#运行结果，可以看到他们的内存地址都是不同的
PS G:\python> python test10.py
2479712232448
2479712232840
2479712232616

构造函数只能返回none，不能返回其他类型的值，比如字符串。
我们在实例化对象的时候要在构造函数传入定义的变量，然后赋值，在生成对象的时候传入我们要定义的实际参数的值，

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class Student():
    name = ''
    age = 0
    def __init__(self,name,age):
        #这是构造函数
        name = name
        age = age
    
    def print_file(self):
        print('name:' + self.name)
        print('name:' + str(self.age))

student1 = Student('石头',18) 
print(student1.name)
#打印
PS G:\python> python test10.py

#但是输出却是空，为什么？再看一个小例子：
c = 50

def add(x,y):
     c = x + y
     print(c)

add(1,2)
print(c)
#输出结果
PS G:\python> python test11.py
3
50

这里我们在函数内部打印c的值是3，在外部打印c的值是50，在函数里面c是局部变量，不会改变全局变量的值，不过类的情况不同。下面分析一下。

1.5 类变量和实例变量

类变量时和类相关联的，实例变量是和对象相关联的，python里面是用self.变量名来保存实例变量的值。如下代码所示，

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class Student():
    name = ''
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
        #这是构造函数
        self.name = name
        self.age = age
    
    def print_file(self):
        print('name:' + self.name)
        print('name:' + str(self.age))

student1 = Student('石头',18) 
# student1 = Student('石敢',18) 
print(student1.name,student1.age)
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
石头 18
#再看如下代码
class Student():
    #不适合定义在这里
    name = 'qiyue'
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
        #这是构造函数
        self.name = name
        self.age = age
    
    def print_file(self):
        print('name:' + self.name)
        print('name:' + str(self.age))

student1 = Student('石头',18) 
student2 = Student('石敢',18) 
print(student1.name)
print(student2.name)
print(Student.name)
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
石头
石敢
qiyue
两个对象的name是不同的，所以打印出不同的结果，最后一行打印出qiyue，这是类变量，但是这样没有意义，名字和年龄应该定义成实例变量，而不是定义在如上代码的位置，因为类不是具体的一个对象。

下面分析一下类变量和实例变量的有关问题

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class Student():

    name = 'qiyue'
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
        name = name
        age = age

student1 = Student('石头',18) 
print(student1.name)
#打印
PS G:\python> python test10.py
qiyue
qiyue

如上代码所示，我们打印对象student1的name是qiyue，直接打印类的变量name值也是qiyue，后者好理解，可是我们为什么试图打印student1的name也是qiyue而不是石头呢？

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def __init__(self,name,age):
        name = name
        age = age

我们这样写是不会给对象赋值的，应该配合self来使用。

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def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

self

如果定义的是实例方法，那我们必须在方法的参数列表第一个固定加上self，这是python的规定(实际上也可以用this，不过建议self)，要显式的传入self，self就代表当前对象，不过我们调用实例方法的时候不需要传self，代码：

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#定义的时候要在参数列表第一个位置加self
class Student():

    name = 'qiyue'
    age = 0
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

#调用的时候则不需要这么做
student1 = Student('石头',18)

如果要在实例方法中和函数外访问类变量，应该用类名.变量名调用。方法一

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class Student():
    sum1 = 0
    name = 'qiyue'
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
    
        self.name = name
        self.age = age
        print(Student.sum1)

student1 = Student('石头',18) 
print(student1.name)
print(Student.sum1)

class Student():
    sum1 = 0
    name = 'qiyue'
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
    
        self.name = name
        self.age = age
        print(Student.sum1)

student1 = Student('石头',18) 
print(student1.name)
print(Student.sum1)
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
0
石头
0

方法二：通过self，self有一个自带的class，它就是Student类。

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class Student():
    sum1 = 0
    name = 'qiyue'
    age = 0

    def __init__(self,name,age):
    
        self.name = name
        self.age = age
        print(self.__class__.sum1)

student1 = Student('石头',18) 
print(student1.name)
print(Student.sum1)
#打印结果
PS G:\python> python test10.py
0
石头
0

2,类方法

为什么会有类方法？它有什么作用？

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class Student():
    sum = 0
    # name = 'qiyue'
    # age = 0

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.__class__.sum += 1
        print('当前班级学生总数为：' + str(self.__class__.sum))
        
    def do_homework(self):
        print('do homework')

student1=Student('小明', 18)
student1=Student('小强', 18)
student1=Student('小黄', 18)
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
当前班级学生总数为：1
当前班级学生总数为：2
当前班级学生总数为：3

类变量也有一个专门操作它的方法,叫类方法

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@classmethod
def plus_sum(cls):
    pass

这是类方法定义的规范，在方法前面添加一个装饰器@classmethod。类方法怎么调用呢？

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class Student():
    sum = 0
    # name = 'qiyue'
    # age = 0

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.__class__.sum += 1
        print('当前班级学生总数为：' + str(self.__class__.sum))

    @classmethod
    def plus_sum(cls):
        cls.sum += 1
        print(cls.sum)

student1=Student('小明', 18)
Student.plus_sum()
student1=Student('小强', 18)
Student.plus_sum()
student1=Student('小黄', 18)
Student.plus_sum()
#打印
PS G:\python> python test10.py
当前班级学生总数为：1
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当前班级学生总数为：3
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当前班级学生总数为：5
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实例化对象的时候，对sum操作 加1，然后在类方法中又对sum进行加1操作，所以会如上代码打印。cls可以 叫别的名字吗?可以，我们换成self也同样可以。实例方法关联的是对象，类方法关联的是类。这是区别，既然可以在实例方法中操作类变量，那还要类方法做什么？因为在操作与对象无关的变量，最正确的方法还是用类方法(实例方法也可以，但是不建议)。
self和cls
self是可以代表当前对象的一个参数；cls是代表当前类的一个参数，代表当前类。
也可以用对象调用类的方法(不建议，java中就不可以这么做)。

3，静态方法

定义:

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@staticmethod
    def add(x,y):
        print('This is a static method')

调用：

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...
student1=Student('小明', 18)
student1.add(1,2)
Student.add(1,2)
...
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
This is a static method
This is a static method

注：省略了部分代码。静态方法可以用类和对象调用。静态方法也可以访问类变量。静态方法不建议经常用。

4,成员的可见性

面向对象语言都有这个概念，java使用private、public来修饰，也叫权限修饰符。python是怎么定义一个方法的权限呢？：双下划线。
在方法前面加双下划线。如：

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def __marking(self,score):
       if score < 0:
           return '分数不合法，请重新打分'
       self.score = score
       print(self.name + '同学本次考试分数为:' + str(self.score))

这里有个疑问，构造函数也是前面有双下划线为什么不是私有的？仔细看，init后面还有双下划线，在python里，函数名前后都有双下划线就不会被认为是私有函数，我们可以运行函数来证明：

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...
def marking(self,score):
        if score < 0:
            return '分数不合法，请重新打分'
        self.score = score
        print(self.name + '同学本次考试分数为:' + str(self.score))
...
student1=Student('小明', 18)
result = student1.marking(-9)
print(result)
#运行结果
PS G:\python> python test10.py
分数不合法，请重新打分
#这里运行了marking方法，我们在前面加双下划线，运行结果如下：
PS G:\python> python test10.py
Traceback (most recent call last):
  File "test10.py", line 50, in <module>
    result = student1.marking(-9)
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'marking'
#果然，现在不能访问了，"no attribute 'marking'",我们再在marking后面加双下划线 "__marking__"，则可以调用。当然这样不建议，因为它是python内置的定义方式。

我们可以强制访问，在调用的时候在变量前面加双下划线。如: student1.__score = 1.

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student1=Student('小明', 18)
result = student1.marking(9)
student1.__score = -9
print(student1.__score)
#打印
PS G:\python> python test12.py
小明同学本次考试分数为:59
-1
{'name': '小明', 'age': 18, '_Student__score': 59, '__score': -1}

注意 _Student__score ，它就是我们定义的私有变量score,这是python私有变量的保护机制。为什么我们访问不到这个score变量，实际上就是python修改了它的名字，前面加上单下划线和类名。严格意义上python并没有私有变量。我们还是可以访问所谓的私有变量，”students._Student__score”。

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student1=Student('小明', 18)
student2=Student('小兰', 18)
result = student1.marking(59)
student1.__score = -1
print(student1.__score)
print(students._Student__score)
#打印
PS G:\python> python test12.py
小明同学本次考试分数为:59
-1
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