目录
1. 引言
面向对象编程（OOP）是 Python 的一项重要特性。通过面向对象编程，开发者可以将数据和操作数据的方法封装到一个独立的单元——类中，从而提高代码的重用性、扩展性和可维护性。本文将详细介绍 Python3 的面向对象编程，包括类与对象的定义、继承、多态以及封装等概念。
2. 面向对象编程概述
什么是面向对象
面向对象是一种编程范式，它将问题抽象为对象，通过对象的属性（数据）和方法（行为）来解决问题。面向对象编程能够模拟现实世界中的实体关系，适合处理复杂的数据和行为。
面向对象的核心概念
- 类（Class）：定义对象的模板，包含属性和方法。
- 对象（Object）：类的实例，通过类来创建具体对象。
- 封装（Encapsulation）：将数据和行为绑定在一起，并隐藏内部实现细节。
- 继承（Inheritance）：允许创建新类继承已有类的属性和方法，提高代码复用性。
- 多态（Polymorphism）：不同对象对相同方法的不同实现，增强程序灵活性。
3. 类与对象
类的定义
使用 class 关键字定义一个类。类中可以包含属性（变量）和方法（函数）。
class Person:
# 类属性
species = "Homo sapiens"
# 构造函数：初始化对象属性
def __init__(self, name, age):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
# 实例方法
def greet(self):
print(f"Hello, my name is {self.name} and I'm {self.age} years old.")
对象的创建
使用类来创建对象，调用构造函数来初始化实例属性。
# 创建 Person 类的实例
alice = Person("Alice", 30)
alice.greet() # 输出: Hello, my name is Alice and I'm 30 years old.
实例属性与方法
- 实例属性：在构造函数中使用
self关键字定义，每个实例独有。 - 实例方法：定义在类中，用于描述对象的行为，并通过
self引用当前实例。
4. 构造函数与析构函数
- 构造函数：使用
__init__()方法初始化对象。 - 析构函数：使用
__del__()方法，在对象销毁前执行清理工作（不常用，因为 Python 有垃圾回收机制）。
class Person:
def __init__(self, name):
self.name = name
print(f"{self.name} is born.")
def __del__(self):
print(f"{self.name} is being deleted.")
p = Person("Bob")
del p # 主动删除对象，调用 __del__()
5. 继承与多态
继承
继承允许新类从已有类中获取属性和方法。子类可以继承父类，并扩展或修改其功能。
class Employee(Person):
def __init__(self, name, age, employee_id):
super().__init__(name, age) # 调用父类构造函数
self.employee_id = employee_id
def work(self):
print(f"{self.name} is working.")
emp = Employee("Charlie", 28, "E123")
emp.greet() # 调用从父类继承的方法
emp.work()
方法重写
子类可以重写父类的方法来实现特定功能。
class Student(Person):
def greet(self):
print(f"Hi, I'm student {self.name}.")
student = Student("David", 22)
student.greet() # 输出: Hi, I'm student David.
多态
多态允许不同类型的对象以相同的接口调用方法，从而实现灵活的代码设计。
def introduce(person):
person.greet()
introduce(alice) # alice 是 Person 的实例
introduce(student) # student 是 Student 的实例，多态调用相应的 greet() 方法
6. 封装与私有属性
封装是面向对象的核心，通过将对象的内部实现隐藏起来，只暴露接口。使用下划线前缀（如 _attr）表示属性为“内部属性”，使用双下划线（如 __attr）表示私有属性（名称改写）。
class Account:
def __init__(self, balance):
self.__balance = balance # 私有属性
def deposit(self, amount):
if amount > 0:
self.__balance += amount
def get_balance(self):
return self.__balance
acc = Account(100)
acc.deposit(50)
print(acc.get_balance()) # 输出: 150
7. 类的特殊方法
特殊方法以双下划线开始和结束，如 __init__, __str__, __repr__ 等，可用于定义对象的内置行为。
class Person:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return f"Person: {self.name}"
p = Person("Emma")
print(p) # 自动调用 __str__()，输出: Person: Emma
8. 完整示例
class Person:
species = "Homo sapiens" # 类属性
def __init__(self, name, age):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
def greet(self):
print(f"Hello, I'm {self.name}, and I'm {self.age} years old.")
def __str__(self):
return f"{self.name} ({self.age})"
class Employee(Person):
def __init__(self, name, age, employee_id):
super().__init__(name, age)
self.employee_id = employee_id
def greet(self):
# 方法重写
print(f"Hello, I'm {self.name}, an employee with ID {self.employee_id}.")
def work(self):
print(f"{self.name} is working.")
# 创建实例
person1 = Person("Alice", 30)
employee1 = Employee("Bob", 28, "E456")
# 调用方法
person1.greet() # Hello, I'm Alice, and I'm 30 years old.
employee1.greet() # Hello, I'm Bob, an employee with ID E456.
employee1.work() # Bob is working.
# 多态示例
def introduce(individual):
print("Introducing:", individual)
individual.greet()
introduce(person1)
introduce(employee1)
9. 总结
- 类与对象：通过
class定义类，用于描述对象的属性和方法。 - 构造函数：使用
__init__()初始化对象。 - 继承与多态：子类可以继承父类属性和方法，并通过方法重写实现多态。
- 封装：通过私有属性和方法隐藏内部实现，只暴露必要接口。
- 特殊方法：如
__str__等用于定义对象的内置行为，提升对象的表现力。
掌握面向对象编程是 Python 高级编程的重要一步，它帮助你构建结构清晰、模块化且可维护的代码。
10. 参考资料
- Python 官方文档 – 面向对象编程
- Real Python – Object-Oriented Programming (OOP) in Python
- W3Schools – Python Classes/Objects
站内链接:
发表回复