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看到這個(gè)題目，很多人會(huì)問(wèn)什么是面向?qū)ο缶幊?，也許也有人說(shuō)我只知道面向過(guò)程編程，那么我們來(lái)說(shuō)說(shuō)這兩種編程。通俗一點(diǎn)講面向過(guò)程就是你想干嘛，就直接寫個(gè)功能函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)你想做的事，它面向的是以動(dòng)作為主導(dǎo)，通過(guò)函數(shù)或者方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；而面向?qū)ο?span style="color:#ff9900;">主導(dǎo)因素是對(duì)象，實(shí)現(xiàn)的不是函數(shù)，而是“類”。把一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和處理它們的方法組成對(duì)象（object），把相同行為的對(duì)象歸納為類（class）。類就是對(duì)對(duì)象的抽象，而對(duì)象是類的實(shí)例。那么下面我們主要針對(duì)類的定義和特征（封裝、繼承、多態(tài)）進(jìn)行分析。

定義類

在python中使用'class’關(guān)鍵字定義類，并以冒號(hào)結(jié)束。然后在類中定義一些屬性和通過(guò)之前學(xué)習(xí)過(guò)的函數(shù)來(lái)定義方法，這樣我們就可以把對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征描述出來(lái)。具體使用如下：

class 類名(object):

# __init__是一個(gè)特殊方法用于在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)進(jìn)行初始化操作
def __init__(self, 參數(shù)):
初始化代碼

代碼如下所示:

class Teacher(object):
    # __init__是一個(gè)特殊方法用于在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)進(jìn)行初始化操作
    # 通過(guò)這個(gè)方法我們可以為老師對(duì)象綁定name和age兩個(gè)屬性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def teach(self, course_name):
        print('%s正在教%s.' % (self.name, course_name))

創(chuàng)建和使用對(duì)象

當(dāng)我們定義好一個(gè)類之后，可以通過(guò)下面的方式來(lái)創(chuàng)建對(duì)象并給對(duì)象發(fā)消息。代碼如下：

def main():
    # 創(chuàng)建教師對(duì)象并指定姓名和年齡
    teacher1 = Teacher('諸葛亮', 38)
    # 給對(duì)象發(fā)teach消息
    teacher1.teach('Python程序設(shè)計(jì)')
if __name__ == '__main__':
    main()

靜態(tài)方法和類方法

類的三種方法，分別是類方法、普通方法和靜態(tài)方法，如下是這三種方法的概念：

靜態(tài)方法: 用 @staticmethod 裝飾的不帶 self 參數(shù)的方法叫做靜態(tài)方法，類的靜態(tài)方法可以沒(méi)有參數(shù)，可以直接使用類名調(diào)用。

普通方法: 默認(rèn)有個(gè)self參數(shù)，且只能被對(duì)象調(diào)用。

類方法: 默認(rèn)有個(gè) cls 參數(shù)，可以被類和對(duì)象調(diào)用，需要加上 @classmethod 裝飾器。

在這里主要聊聊靜態(tài)方法和類方法，現(xiàn)在我們先說(shuō)靜態(tài)方法，從定義中我們知道靜態(tài)方法不屬于任何一個(gè)對(duì)象的。例如，我們定義一個(gè)“三角形”類的時(shí)候，我們會(huì)定義很多相關(guān)的方法，如計(jì)算周長(zhǎng)和面積，但是我們還有一個(gè)判斷三條邊長(zhǎng)是否可以構(gòu)成三角形的方式，顯然它不屬于對(duì)象方法。為了解決這種問(wèn)題，我們使用靜態(tài)方法來(lái)處理，代碼如下：

from math import sqrt
class Triangle(object):
    def __init__(self, a, b, c):
        self._a = a
        self._b = b
        self._c = c
    @staticmethod
    def is_valid(a, b, c):
        return a + b > c and b + c > a and a + c > b
    def perimeter(self):
        return self._a + self._b + self._c
    def area(self):
        half = self.perimeter() / 2
        return sqrt(half * (half - self._a)*(half - self._b) * (half - self._c))
def main():
    a, b, c = 3, 4, 5
    # 靜態(tài)方法和類方法都是通過(guò)給類發(fā)消息來(lái)調(diào)用的
    if Triangle.is_valid(a, b, c):
        t = Triangle(a, b, c)
        print(t.perimeter())
        # 也可以通過(guò)給類發(fā)消息來(lái)調(diào)用對(duì)象方法但是要傳入接收消息的對(duì)象作為參數(shù)
        # print(Triangle.perimeter(t))
        print(t.area())
        # print(Triangle.area(t))
    else:
        print('無(wú)法構(gòu)成三角形.')
if __name__ == '__main__':
    main()

其實(shí)類中還有一種方法和靜態(tài)方法比較類似，它就是類方法。它代表的是當(dāng)前類相關(guān)的信息的對(duì)象（類本身也是一個(gè)對(duì)象，有的地方也稱之為類的元數(shù)據(jù)對(duì)象），通過(guò)這個(gè)參數(shù)我們可以獲取和類相關(guān)的信息并且可以創(chuàng)建出類的對(duì)象，代碼如下所示：

from time import time, localtime, sleep
class Clock(object):
    """數(shù)字時(shí)鐘"""
    def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
        self._hour = hour
        self._minute = minute
        self._second = second
    @classmethod
    def now(cls):
        ctime = localtime(time())
        return cls(ctime.tm_hour, ctime.tm_min, ctime.tm_sec)
    def show(self):
        """顯示時(shí)間"""
        return '%02d:%02d:%02d' % (self._hour, self._minute, self._second)
def main():
    # 通過(guò)類方法創(chuàng)建對(duì)象并獲取系統(tǒng)時(shí)間
    clock = Clock.now()
    while True:
        print(clock.show())
        sleep(1)
if __name__ == '__main__':
    main()

類之間的關(guān)系

類和類之間的關(guān)系有三種：is-a、has-a和use-a關(guān)系

is-a關(guān)系也叫繼承或泛化，比如動(dòng)物和貓的關(guān)系屬于繼承關(guān)系

has-a關(guān)系通常稱之為關(guān)聯(lián)，比如學(xué)校和教師的關(guān)系屬于關(guān)聯(lián)關(guān)系

use-a關(guān)系通常稱之為依賴，比如人和空氣的關(guān)系屬于依賴關(guān)系

這里我們主要舉例講解has-a和use-a關(guān)系，is-a關(guān)系在繼承和多態(tài)中舉例說(shuō)明，代碼如下：

#has-a關(guān)系
class Person:
    def play(self, tools):
        tools.run()
        print('終于能打游戲了')
class Phone:
    def run(self):
        print('王者榮耀已經(jīng)登陸')
PH = Phone()
p = Person()
p.play(PH)
#use-a關(guān)系
class School:
    def __init__(self, name):
        self.teach_list = []
    def join_us(self,teach):
        self.teach_list.append(teach)
    def to_teach(self):
        for t in self.teach_list:
            t.work()
class Teacher:
    def   __init__(self, name):
        self.name = name
    def work(self):
        print(f'{self.name}在上課')
x = School('清華大學(xué)')
t1 = Teacher('李老師')
t2 = Teacher('劉老師')
x.join_us(t1)
x.join_us(t2)
x.to_teach()

繼承和多態(tài)

繼承是啥，繼承就是在原有的類基礎(chǔ)上創(chuàng)建新類，讓新類擁有原有類的屬性和方法，這就是繼承。提供繼承信息的叫做父類，也叫超類或基類；得到繼承信息的叫做子類，也叫派生類或衍生類。子類除了繼承父類提供的屬性和方法，還可以定義自己特有的屬性和方法，所以子類比父類擁有的更多的能力。繼承的例子如下：

class Animal(object):
    def __init__(self):
        self._name = ""
        self._age = 0
    @property
    def age(self):
        return self._age
    @age.setter
    def age(self, age):
        self._age = age
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @name.setter
    def name(self, name):
        self._name = name
    def show(self):
        print("%s, %d" % (self._name, self._age))
class Dog(Animal):
    def __init__(self):
        Animal.__init__(self)
        self._age = 1
        self._name = "狗"
class Cat(Animal):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self._name = "貓"
        self._age = 2
dog = Dog()
dog.show()
cat = Cat()
cat.show()

子類在繼承了父類的方法后，可以對(duì)父類已有的方法給出新的實(shí)現(xiàn)版本，這個(gè)動(dòng)作稱之為方法重寫（override）。通過(guò)方法重寫我們可以讓父類的同一個(gè)行為在子類中擁有不同的實(shí)現(xiàn)版本，當(dāng)我們調(diào)用這個(gè)經(jīng)過(guò)子類重寫的方法時(shí)，不同的子類對(duì)象會(huì)表現(xiàn)出不同的行為，這個(gè)就是多態(tài)。多態(tài)代碼如下：

from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Animal(object, metaclass=ABCMeta):
    def __init__(self):
        self._name = ""
        self._age = 0
    @abstractmethod
    def show(self):
        pass
class Dog(Animal):
    def __init__(self):
        Animal.__init__(self)
        self._age = 1
        self._name = "狗"
   def show(self):
        print("%s, %d 旺旺" % (self._name, self._age))
class Cat(Animal):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self._name = "貓"
        self._age = 2
    def show(self):
        print("%s, %d 喵喵" % (self._name, self._age))
dog = Dog()
dog.show()
cat = Cat()
cat.show()

在上面的代碼中，我們將`Animal`類處理成了一個(gè)抽象類，所謂抽象類就是不能夠創(chuàng)建對(duì)象的類，這種類的存在就是專門為了讓其他類去繼承它。python通過(guò)`abc`模塊的`ABCMeta`元類和`abstractmethod`包裝器來(lái)達(dá)到抽象類的效果，如果一個(gè)類中存在抽象方法那么這個(gè)類就不能夠?qū)嵗▌?chuàng)建對(duì)象）。上面的代碼中，`Dog`和`Cat`兩個(gè)子類分別對(duì)`Animal`類中的`show`抽象方法進(jìn)行了重寫并給出了不同的實(shí)現(xiàn)版本，當(dāng)我們調(diào)用該方法時(shí)，這個(gè)方法就表現(xiàn)出了多態(tài)行為。

訪問(wèn)可見(jiàn)性問(wèn)題和@property裝飾器

在其他高級(jí)語(yǔ)言（c++，c#）中，對(duì)屬性和方式都有訪問(wèn)權(quán)限（也稱為可見(jiàn)性），主要有三種訪問(wèn)權(quán)限：私有的（private）或受保護(hù)的（protected）和公開(kāi)的（public）。但python中的屬性和方法的訪問(wèn)權(quán)限只有兩種，也就是公開(kāi)的和私有的，如果希望是私有的，則在給其命名時(shí)可以用兩個(gè)下劃線作為開(kāi)頭。對(duì)屬性還可以通過(guò)使用@property包裝器來(lái)包裝getter和setter方法來(lái)對(duì)屬性的訪問(wèn)既安全又方便。代碼如下：

class Pet(object):
    def __init__(self, name, age):
        self._name = name
        self._age = age
    @property
    def age(self):
        return self._age
    @age.setter
    def age(self, age):
        self._age = age
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @name.setter
    def name(self, name):
        self._name = name
    def __make_voice(self):
        print("%s, %d 哈哈哈哈" % (self._name, self._age))
    def show(self):
        print("%s, %d" % (self._name, self._age))
pet1= Pet("狗", 1)
pet1.show()
pet1.name = "貓"
pet1.age= 5
pet1.show()
# AttributeError: 'Pet' object has no attribute '__make_voice'
#pet1.__make_voice()

slots 魔法

Python動(dòng)態(tài)語(yǔ)言允許我們?cè)诔绦蜻\(yùn)行時(shí)給對(duì)象綁定新的屬性或方法，當(dāng)然也可以對(duì)已經(jīng)綁定的屬性和方法進(jìn)行解綁定。但是如果我們需要限定自定義類型的對(duì)象只能綁定某些屬性，可以通過(guò)在類中定義__slots__變量來(lái)進(jìn)行限定。需要注意的是__slots__的限定只對(duì)當(dāng)前類的對(duì)象生效，對(duì)子類并不起任何作用。例如：

class Person(object):
    # 限定Person對(duì)象只能綁定_name, _age和_gender屬性
    __slots__ = ('_name', '_age', '_gender')
    def __init__(self, name, age):
        self._name = name
        self._age = age
    @property
    def name(self):
        return self._name
    @property
    def age(self):
        return self._age
    @age.setter
    def age(self, age):
        self._age = age
    def play(self):
        if self._age <= 16:
            print('%s正在玩飛行棋.' % self._name)
        else:
            print('%s正在玩斗地主.' % self._name)
def main():
    person = Person('諸葛亮', 22)
    person.play()
    person._gender = '男'
    # AttributeError: 'Person' object has no attribute '_is_gay'
    # person._is_gay = True

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定義類