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Python 面向對象編程OOP (一) 類,對象,屬性,訪問權限

hiyayiji / 2579人閱讀

摘要:面向對象編程之旅編程是什么大家好,作為小白,最近學習了很多編程的知識,因為腦容量有限,特此一一按照學習順序記錄下來,如果哪里有錯誤,還請大神盡快指出,以免誤導他人。。。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。

Python面向對象編程之旅 OOP編程是什么

大家好,作為小白,最近學習了很多Python OOP編程的知識,因為腦容量有限,特此一一按照學習順序記錄下來,如果哪里有錯誤,還請大神盡快指出,以免誤導他人。。。

首先讓我們簡單了解一下何為面向對象編程:

把一組數據結構和處理它們的方法組成對象(object),把相同行為的對象歸納為類(class),通過類的封裝(encapsulation)隱藏內部細節,通過繼承(inheritance)實現類的特化(specialization)和泛化(generalization),通過多態(polymorphism)實現基于對象類型的動態分派。

這樣一說貌似有些復雜,簡單來看的話可以參考下面的解釋:

常見概念一覽
概念 解釋
類(Class) 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例
類變量 類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用
數據成員 類變量或者實例變量, 用于處理類及其實例對象的相關的數據
方法重寫 如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求,可以對其進行改寫,這個過程叫方法的覆蓋(override),也稱為方法的重寫
局部變量 定義在方法中的變量,只作用于當前實例的類
實例變量 在類的聲明中,屬性是用變量來表示的。這種變量就稱為實例變量,是在類聲明的內部但是在類的其他成員方法之外聲明的
繼承 即一個派生類(derived class)繼承基類(base class)的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如,有這樣一個設計:一個Dog類型的對象派生自Animal類,這是模擬"是一個(is-a)"關系(例圖,Dog是一個Animal)
實例化 創建一個類的實例,類的具體對象
方法 類中定義的函數
對象 通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員(類變量和實例變量)和方法
定義一個類

下面讓我們簡單定義一個汽車類:

class Car:
    def __init__(self, color, model, year):

        self.color = color
        self.model = model
        self.year = year

這里我們創建了一個汽車類Car,它有三個公共屬性,分別是color(顏色),model(型號),year(生產年份)

創建實例對象,訪問屬性

現在讓我們新建一個對象my_car:

my_car = Car("yellow", "beetle", 1967)

查看一下my_car的屬性

print(f" My {my_car.color} car {my_car.model} is made in {my_car.year}")
# My yellow car beetle is made in 1967
添加新屬性

我們想要給my_car添加一個新屬性wheels

my_car.wheels = 5
print(f"Wheels: {my_car.wheels}")
# Wheels: 5

使用dir(my_car)可以讓我們確認一下屬性是否存在:

dir(my_car)

Out:
["__class__",
 "__delattr__",
 "__dict__",
 "__dir__",
 "__doc__",
 "__eq__",
 "__format__",
 "__ge__",
 "__getattribute__",
 "__gt__",
 "__hash__",
 "__init__",
 "__init_subclass__",
 "__le__",
 "__lt__",
 "__module__",
 "__ne__",
 "__new__",
 "__reduce__",
 "__reduce_ex__",
 "__repr__",
 "__setattr__",
 "__sizeof__",
 "__str__",
 "__subclasshook__",
 "__weakref__",
 "color",
 "model",
 "wheels",     <====已經添加成功啦
 "year"]
類變量,修改類變量的值

在Python中,我們在類外聲明一個類變量,下面讓我們修改一下Car類:

class Car:
    wheels = 0
    def __init__(self, color, model, year):
        self.color = color
        self.model = model
        self.year = year

這樣的話,我們在調用wheels這個變量時,可以通過實例,或者直接調用Car.wheels:

my_car = Car("yellow", "beetle", 1967)
print(f"My car is {my_car.color}")
print(f"It has {Car.wheels} wheels")
print(f"It has {my_car.wheels} wheels")

Out:
My car is yellow
It has 0 wheels
It has 0 wheels

這里需要注意一下,如果想要通過my_car.wheels =xxx來修改wheels的值,不會真正修改類變量wheels的值,我們來看一個具體的例子:

my_car = Car("yellow", "Beetle", "1966")
my_other_car = Car("red", "corvette", "1999")

print(f"My car is {my_car.color}")
print(f"It has {my_car.wheels} wheels")


print(f"My other car is {my_other_car.color}")
print(f"It has {my_other_car.wheels} wheels")

Out:
My car is yellow
It has 0 wheels
My other car is red
It has 0 wheels

我們首先創建兩個實例my_car 和my_other_car ,默認的wheels=0,下面我們首先直接通過Car這個類來修改類變量的值:

# Change the class variable value

Car.wheels = 4

print(f"My car has {my_car.wheels} wheels")
print(f"My other car has {my_other_car.wheels} wheels")

Out:
My car has 4 wheels
My other car has 4 wheels

可以看到這樣修改的話,Car類擁有的所有實例中的wheels值會被全部修改,如果我們通過my_other_car 來修改呢?

# Change the instance variable value for my_car

my_car.wheels = 5
print(f"My car has {my_car.wheels} wheels")
print(f"My other car has {my_other_car.wheels} wheels")

Out:
My car has 5 wheels
My other car has 4 wheels

現在大家可以發現區別了,僅僅是修改了my_car中wheels的值,對類本身不會造成影響

私有和公有屬性

在Python中的所有屬性都是public,可能有c++和java的同學覺得神奇,其實python最初規定了一種特殊的命名方式來區分public還是private,那就是下劃線_

我還是拿一樣的例子說明:

class Car:
    wheels = 0
    def __init__(self, color, model, year):
        self.color = color
        self.model = model
        self.year = year
        self._cupholders = 6

my_car = Car("yellow", "Beetle", "1969")
print(f"It was built in {my_car.year}")

Out:
It was built in 1969

這里Car類中的杯托 _cupholders就是“私有“屬性,為什么我這里加上了引號,是因為Python只是名義上規定這種寫法,但是在實際訪問上沒啥卵用,依然可以直接用._cupholders來訪問:

my_car.year = 1966
print(f"It was built in {my_car.year}")
print(f"It has {my_car._cupholders} cupholders.")

Out:
It was built in 1966
It has 6 cupholders.

后來Python決定使用雙下劃線__來替換單下劃線,這樣可以最大程度避免“意外訪問“,然而還是沒有卵用,再來展示一下新方案:

class Car:
    wheels = 0
    def __init__(self, color, model, year):
        self.color = color
        self.model = model
        self.year = year
        self.__cupholders = 6

其實某種程度上,這回效果還是很明顯的,如果我們還像剛才一樣嘗試調用my_car.cupholders 會報錯:

my_car = Car("yellow", "Beetle", "1969")
print(f"It was built in {my_car.year}")
print(f"It has {my_car.__cupholders} cupholders.")


Out:
It was built in 1969

---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
 in 
 1 my_car = Car("yellow", "Beetle", "1969")
 2 print(f"It was built in {my_car.year}")
----> 3  print(f"It has {my_car.__cupholders} cupholders.")

AttributeError: "Car" object has no attribute "__cupholders"

這個錯誤很有意思,為什么會說cupholders這個變量不存在呢 ? 因為當Python看到__ 時,會自動在cupholders前面補上一個下劃線_和所屬類名,也就是說,這里我們嘗試用my_car.__cupholders 來調用時,Python默認的正確寫法是
my_car._Car__cupholders,現在再試一下:

print(f"It has {my_car._Car__cupholders} cupholders")
Out: It has 6 cupholders

看見沒,依然沒攔住。。。。
不過我個人認為這種規定公有私有變量的方式也是好處多多,這里就仁者見仁,智者見智了~

訪問權限管理

就像剛剛提到的,Python所有的東西都是公有的,我們可以隨意的新增,修改,甚至刪除變量:

my_car = Car("yellow", "beetle", 1969)
print(f"My car was built in {my_car.year}")

my_car.year = 2003
print(f"It was built in {my_car.year}")

del my_car.year
print(f"It was built in {my_car.year}")

Out:
My car was built in 1969
It was built in 2003

---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
 in 
 6 
 7 del my_car.year
----> 8  print(f"It was built in {my_car.year}")

AttributeError: "Car" object has no attribute "year"

那我們如何才能控制屬性的訪問權限呢?Python給出的答案是裝飾器 @property,這個類似于Java中的setter和getter,現在我們試試:

class Car:
    def __init__(self, color, model, year):
        self.color = color
        self.model = model
        self.year = year
        self._voltage = 12

    @property
    def voltage(self):
        return self._voltage

    @voltage.setter
    def voltage(self, volts):
        print("Warning: this can cause problems!")
        self._voltage = volts

    @voltage.deleter
    def voltage(self):
        print("Warning: the radio will stop working!")
        del self._voltage

我們新增了voltage(電壓)這個屬性,并用property來控制外部的訪問權限,這里我們定義了三個方法,利用setter方法可以改變voltage的值,利用getter方法來訪問,利用deleter方法實現刪除,接下來讓我們新建實例來看看propert是如何工作的:

my_car = Car("yellow", "beetle", 1969)
print(f"My car uses {my_car.voltage} volts")

my_car.voltage = 6
print(f"My car now uses {my_car.voltage} volts")

del my_car.voltage

Out:
My car uses 12 volts
Warning: this can cause problems!
My car now uses 6 volts
Warning: the radio will stop working!

可以發現,我們這里直接使用.voltage 而不是._voltage,這樣就告訴python去使用property裝飾的方法,我們可以通過使用@.setter and @.deleter 使屬性變為read-only(只讀),從而保護voltage不會被隨意修改和刪除

總結

今天主要總結了OOP編程中的類,對象,屬性,公有私有屬性,訪問權限這些基礎概念,下一篇文章會進一步深入,如果本文有哪些語言使用不當,希望大家可以指出,讓我們一起進步!

我之前的一些文章已經放到了Github上,如果感興趣的朋友可以去看看,鏈接如下:

Python 精品練習題100道

Python 實用技巧匯總

Python Pandas教程

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