Python 面向对象（初级篇）
概述
- 面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码
- 函数式：将某功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅调用函数即可
- 面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强…”
面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。
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while True：
if cpu利用率 > 90%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
if 硬盘使用空间 > 90%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
if 内存占用 > 80%:
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
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随着时间的推移，开始使用了函数式编程，增强代码的重用性和可读性，就变成了这样
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def 发送邮件(内容)
#发送邮件提醒
连接邮箱服务器
发送邮件
关闭连接
while True：
if cpu利用率 > 90%:
发送邮件('CPU报警')
if 硬盘使用空间 > 90%:
发送邮件('硬盘报警')
if 内存占用 > 80%:
发送邮件('内存报警')
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今天我们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）
创建类和对象
面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，所以，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。
类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能
对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数
- class是关键字，表示类
- 创建对象，类名称后加括号即可
ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）
类中定义的函数叫做 “方法”
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# 创建类
class Foo:
def Bar(self):
print 'Bar'
def Hello(self, name):
print 'i am %s' %name
# 根据类Foo创建对象obj
obj = Foo()
obj.Bar() #执行Bar方法
obj.Hello('wupeiqi') #执行Hello方法
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诶，你在这里是不是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便
- 面向对象：【创建对象】【通过对象执行方法】
- 函数编程：【执行函数】
观察上述对比答案则是肯定的，然后并非绝对，场景的不同适合其的编程方式也不同。
总结：函数式的应用场景 –> 各个函数之间是独立且无共用的数据
面向对象三大特性
面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。
一、封装
封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。
所以，在使用面向对象的封装特性时，需要：
- 将内容封装到某处
- 从某处调用被封装的内容
第一步：将内容封装到某处
self 是一个形式参数
当执行 obj1 = Foo(‘wupeiqi’, 18 ) 时，self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo(‘alex’, 78 ) 时，self 等于 obj2
所以，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来保存。
第二步：从某处调用被封装的内容
调用被封装的内容时，有两种情况：
- 通过对象直接调用
- 通过self间接调用
1、通过对象直接调用被封装的内容
上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名
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class Foo:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
print obj1.name # 直接调用obj1对象的name属性
print obj1.age # 直接调用obj1对象的age属性
obj2 = Foo('alex', 73)
print obj2.name # 直接调用obj2对象的name属性
print obj2.age # 直接调用obj2对象的age属性
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2、通过self间接调用被封装的内容
执行类中的方法时，需要通过self间接调用被封装的内容
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class Foo:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def detail(self):
print self.name
print self.age
obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
obj1.detail() # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wupeiqi ；self.age 是 18
obj2 = Foo('alex', 73)
obj2.detail() # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 alex ； self.age 是 78
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综上所述，对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。
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练习一：在终端输出如下信息
小明，10岁，男，上山去砍柴
小明，10岁，男，开车去东北
小明，10岁，男，最爱大保健
老李，90岁，男，上山去砍柴
老李，90岁，男，开车去东北
老李，90岁，男，最爱大保健
老张...
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def kanchai(name, age, gender):
print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)
def qudongbei(name, age, gender):
print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)
def dabaojian(name, age, gender):
print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)
kanchai('小明', 10, '男')
qudongbei('小明', 10, '男')
dabaojian('小明', 10, '男')
kanchai('老李', 90, '男')
qudongbei('老李', 90, '男')
dabaojian('老李', 90, '男')
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class Foo:
def __init__(self, name, age ,gender):
self.name = name
self.age = age
self.gender = gender
def kanchai(self):
print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)
def qudongbei(self):
print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)
def dabaojian(self):
print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)
xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
xiaoming.kanchai()
xiaoming.qudongbei()
xiaoming.dabaojian()
laoli = Foo('老李', 90, '男')
laoli.kanchai()
laoli.qudongbei()
laoli.dabaojian()
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练习二：游戏人生程序
1、创建三个游戏人物，分别是：
苍井井，女，18，初始战斗力1000
东尼木木，男，20，初始战斗力1800
波多多，女，19，初始战斗力2500
2、游戏场景，分别：
草丛战斗，消耗200战斗力
自我修炼，增长100战斗力
多人游戏，消耗500战斗力
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# -*- coding:utf-8 -*-
# ##################### 定义实现功能的类 #####################
class Person:
def __init__(self, na, gen, age, fig):
self.name = na
self.gender = gen
self.age = age
self.fight =fig
def grassland(self):
"""注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""
self.fight = self.fight - 200
def practice(self):
"""注释：自我修炼，增长100战斗力"""
self.fight = self.fight + 200
def incest(self):
"""注释：多人游戏，消耗500战斗力"""
self.fight = self.fight - 500
def detail(self):
"""注释：当前对象的详细情况"""
temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
print temp
# ##################### 开始游戏 #####################
cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000) # 创建苍井井角色
dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800) # 创建东尼木木角色
bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 创建波多多角色
cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗
#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()
cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
bo.practice() #波多多自我修炼了一次
#输出当前所有人的详细情况
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()
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二、继承
继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子可以继承父的内容。
例如：
猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我们要分别为猫和狗创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能，如下所示：
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class 猫：
def 喵喵叫(self):
print '喵喵叫'
def 吃(self):
# do something
def 喝(self):
# do something
def 拉(self):
# do something
def 撒(self):
# do something
class 狗：
def 汪汪叫(self):
print '喵喵叫'
def 吃(self):
# do something
def 喝(self):
# do something
def 拉(self):
# do something
def 撒(self):
# do something
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上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能，而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：
动物：吃、喝、拉、撒
猫：喵喵叫（猫继承动物的功能）
狗：汪汪叫（狗继承动物的功能）
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class 动物:
def 吃(self):
# do something
def 喝(self):
# do something
def 拉(self):
# do something
def 撒(self):
# do something
# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class 猫(动物)：
def 喵喵叫(self):
print '喵喵叫'
# 在类后面括号中写入另外一个类名，表示当前类继承另外一个类
class 狗(动物)：
def 汪汪叫(self):
print '喵喵叫'
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class Animal:
def eat(self):
print "%s 吃 " %self.name
def drink(self):
print "%s 喝 " %self.name
def shit(self):
print "%s 拉 " %self.name
def pee(self):
print "%s 撒 " %self.name
class Cat(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '猫'
def cry(self):
print '喵喵叫'
class Dog(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '狗'
def cry(self):
print '汪汪叫'
# ######### 执行 #########
c1 = Cat('小白家的小黑猫')
c1.eat()
c2 = Cat('小黑的小白猫')
c2.drink()
d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()
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所以，对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。
注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过 派生类 和 基类 ，他们与子类和父类只是叫法不同而已。
学习了继承的写法之后，我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：
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class Animal:
def eat(self):
print "%s 吃 " %self.name
def drink(self):
print "%s 喝 " %self.name
def shit(self):
print "%s 拉 " %self.name
def pee(self):
print "%s 撒 " %self.name
class Cat(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '猫'
def cry(self):
print '喵喵叫'
class Dog(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '狗'
def cry(self):
print '汪汪叫'
# ######### 执行 #########
c1 = Cat('小白家的小黑猫')
c1.eat()
c2 = Cat('小黑的小白猫')
c2.drink()
d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()
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那么问题又来了，多继承呢？
- 是否可以继承多个类
- 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？
1、Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类
2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先
- 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
- 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找
经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推荐的写法，从写法上区分的话，如果 当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。
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class D:
def bar(self):
print 'D.bar'
class C(D):
def bar(self):
print 'C.bar'
class B(D):
def bar(self):
print 'B.bar'
class A(B, C):
def bar(self):
print 'A.bar'
a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()
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class D(object):
def bar(self):
print 'D.bar'
class C(D):
def bar(self):
print 'C.bar'
class B(D):
def bar(self):
print 'B.bar'
class A(B, C):
def bar(self):
print 'A.bar'
a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()
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经典类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
新式类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
注意：在上述查找过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
三、多态
Pyhon不支持多态并且也用不到多态，多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。
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class F1:
pass
class S1(F1):
def show(self):
print 'S1.show'
class S2(F1):
def show(self):
print 'S2.show'
# 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法，又可以执行S2对象的show方法，所以，定义了一个S1和S2类的父类
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象
def Func(F1 obj):
"""Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
print obj.show()
s1_obj = S1()
Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show
s2_obj = S2()
Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show
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class F1:
pass
class S1(F1):
def show(self):
print 'S1.show'
class S2(F1):
def show(self):
print 'S2.show'
def Func(obj):
print obj.show()
s1_obj = S1()
Func(s1_obj)
s2_obj = S2()
Func(s2_obj)
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总结
以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：
- 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
- 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
- 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
- 面向对象三大特性：封装、继承和多态
问答专区
问题一：什么样的代码才是面向对象？
答：从简单来说，如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现，那么就是面向对象编程了。
问题二：函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？
答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。
所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用
面向对象的应用场景:
- 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
123456789101112131415161718192021222324252627class SqlHelper:def __init__(self, host, user, pwd):self.host = hostself.user = userself.pwd = pwddef 增(self):# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 删(self):# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 改(self):# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接def 查(self):# 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库连接# do something# 关闭数据库连接# do something
- 需要创建多个事物，每个事物属性个数相同，但是值的需求
如：张三、李四、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同
123456789101112131415class Person:def __init__(self, name ,age ,blood_type):self.name = nameself.age = ageself.blood_type = blood_typedef detail(self):temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)print tempzhangsan = Person('张三', 18, 'A')lisi = Person('李四', 73, 'AB')yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
问题三：类和对象在内存中是如何保存？
答：类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份，大致如下图：
如上图所示，根据类创建对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值之外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。
当通过 obj1 执行 【方法一】 时，过程如下：
- 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
- 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self