第7章Python面向對象

學院系部名稱主講：授課教師姓名Python基礎教程第7章Python面向對象 Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創(chuàng)建一個類和對象是很容易的。

如果以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那可能需要先了解面向對象語言的一些基本特征，在頭腦里形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助于學習Python的面向對象編程。本章的目標是了解并掌握Python面向對象技術。第7章Python面向對象【教學導航】學習目標1．了解Python面向對象技術2．了解并掌握Python類和對象的定義及使用3．了解并掌握Python類的繼承4．了解并掌握Python類的方法重寫與運算符重載5．掌握函數的嵌套調用教學重點Python類和對象的定義，類的繼承，類的方法重寫與運算符重載教學方式案例教學法、分組討論法、自主學習法、探究式訓練法課時建議6課時本章主要內容類的繼承面向對象編程簡介類和對象123類的方法重寫4實訓757.1面向對象編程簡介程序編寫有兩種方式：一種是面向過程的語言，典型的如C語言；一種是面向對象的語言，典型的如Java、C++、C#等語言。本節(jié)講解Python面向對象技術。[學習目標]1．了解面向對象技術2．能區(qū)分面向對象和面向過程兩種方法3．了解面向對象編程中類和對象的概念7.1面向對象編程簡介面向過程：根據業(yè)務邏輯從上到下編寫代碼。面向對象：將數據與函數綁定到一起，進行封裝，這樣能夠更快速地開發(fā)程序，減少重復代碼的重寫過程面向過程編程最易被初學者接受，其往往用一長段代碼來實現指定功能，開發(fā)過程的思路是將數據與函數按照執(zhí)行的邏輯順序組織在一起，數據與函數分開考慮。以我們去買計算機的操作為例，它有兩種方式可以選擇。7.1面向對象編程簡介1．第一種方式，自己全程操作（1）查找資料，確定需求和預算。（2）根據需求和預算選定計算機的品牌型號。（3）去市場找到各種店進行購買，不知道真假，只能隨便找一家。（4）在店里找業(yè)務員，業(yè)務員推薦了另外一款，配置更高價格更便宜。（5）砍價付款。（6）成交，把計算機帶回家（把計算機帶回家后，使用時發(fā)現各種問題）。7.1面向對象編程簡介2．第二種方式（1）找一個懂計算機的計算機高手。（2）給錢交易。面向對象和面向過程都是解決問題的一種思路而已。買計算機的第一種方式強調的是步驟、過程，每一步都是自己親自去實現的，這種解決問題的思路就叫做面向過程。

買計算機的第二種方式強調的是雇用計算機高手。計算機高手是處理這件事的主角，對我們而言，我們并不必親自實現整個步驟，只需要利用計算機高手就可以解決問題。這種解決問題的思路就是面向對象。用面向對象的思維解決問題的重點。當遇到一個需求的時候不用自己去實現，如果自己一步步實現那就是面向過程。這時應該找一個專門做這個事的人來做，這時候就是面向對象。面向對象是基于面向過程的。7.1面向對象編程簡介

面向對象編程（ObjectOrientedProgramming，OOP）也就是面向對象程序設計。按人們認識客觀世界的系統(tǒng)思維方式，采用基于對象（實體）的概念建立模型，模擬客觀世界分析、設計、實現軟件的辦法。這種方法把軟件系統(tǒng)中相近或相似的操作邏輯和操作應用數據、狀態(tài)，以類的形式描述出來，以對象實例的形式在軟件系統(tǒng)中復用，以達到提高軟件開發(fā)效率的作用。

面向對象編程有2個非常重要的概念：類和對象。

現實世界中的任何事件都可以稱為對象，對象是構成世界的一個獨立單位，例如，能運送人或貨物的“運輸工具”有飛機、輪船、火車、卡車、轎車等，這些都是對象。

把眾多的事物歸納、劃分成一些類是人類在認識客觀世界經常采用的思維方法。

把具有共同性質的事物劃分為一類，得出一個抽象的概念。例如，汽車、車輛、運輸工具等都是一些抽象概念，它們是一些具有共同特征的事件的集合，被稱為類7.1面向對象編程簡介

在面向對象編程中，對象是面向對象編程的核心。在使用對象的過程中，和認識客觀事物一樣，為了將具有共同特征和行為的一組對象抽象定義，提出了類的概念。

類是抽象的，在使用的時候通常會找到這個類的一個具體的存在，然后再使用這個具體的存在。一個類可以有多個對象。類是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。對象是類的實例人類在設計事物時，主要包括以下3個方面?！袷挛锩Q：如人?！袷挛锏膶傩裕喝缛说纳砀?、體重、年齡等?！袷挛锏姆椒ǎㄐ袨?功能）：如人學習、工作等。根據人類設計事物的特點，對類也作了定義。類由以下3個部分構成?！耦惖拿Q：類名。●類的屬性：一組靜態(tài)的數據。●類的方法：類能夠進行操作的方法（行為）7.2類和對象類是一種數據結構，是現實世界中實體的集合。在程序設計中以編程形式出現。本節(jié)介紹類的編程定義，講解類的創(chuàng)建[學習目標]1．了解并掌握類的創(chuàng)建2．了解并掌握實例對象及屬性訪問3．了解并掌握類的構造方法、析構方法及私有方法7.2.1類的創(chuàng)建

Python是面向對象的語言。對象在創(chuàng)建前，需要先定義一個類，然后通過類才能創(chuàng)建實例對象。在Python中，使用class語句來創(chuàng)建一個新類，class之后為類的名稱并以冒號結尾。類名使用駝峰（CamelCase）命名風格，首字母大寫，私有類可用一個下畫線開頭classClassName: '類的幫助信息'#類文檔字符串 class_suite#類體class_suite由類屬性、成員、方法組classStu: name="張三"print(S)7.2.1類的創(chuàng)建

定義一個Stu類，類里定義了name屬性，默認值為“張三”。該name就是類Stu的屬性，這種屬性是定義在類中的，也稱為類屬性。類屬性可以通過使用類名稱來讀取訪問，還可以使用類的實例對象進行訪問（在下一小節(jié)中進行介紹）。類屬性使用類名稱訪問，訪問方式如下：類名.屬性如上例中的S。類屬性是與類綁定的。如果要修改類的屬性，必須使用類名訪問它，此時不能使用對象實例訪問（通過對象實例訪問結果在7.3節(jié)中進行介紹），如例7-2-2所示。classStu: name="張三"print("name的初始值是：",S)S="李明"print("name的現值是：",S)7.2.1類的創(chuàng)建

在Python中，沒有public和private這些關鍵字來區(qū)別公有屬性和私有屬性。Python使用屬性命名方式來區(qū)分公有屬性和私有屬性。之前所定義的name屬性，是公有屬性，可以直接在類外面進行訪問。如果定義的屬性不想被外部訪問，則需要將它定義成私有的，私有屬性需在前面加兩個下畫線“__”。類的方法也一樣，方法前加了兩個下畫線符號表示私有，否則就表示公有。classStu: __name="張三"print("name的初始值是：",Stu.__name)程序運行報錯，提示找不到__name屬性。因為__name是私有屬性。私有屬性不能在類外通過對象名來進行訪問7.2.1類的創(chuàng)建在Python中，有一些特殊的屬性定義，主要是內置類屬性。內置類屬性包括以下幾種?！馹_dict__：類的屬性（包含一個字典，由類的數據屬性組成）。●__doc__：類的文檔字符串。●__name__：類名●__module__：類定義所在的模塊（類的全名是“__main__.className”，如果類位于一個導入模塊mymod中，那么className.__module__等于mymod）。●__bases__：類的所有父類構成元素（包含了由所有父類組成的元組）。7.2.2實例對象

程序想要完成具體的功能，僅有類是不夠的，需要根據類創(chuàng)建實例對象，通過實例對象完成具體的功能。

實例對象，就是為類創(chuàng)建一個具體的實例化的對象，以使用類的相關屬性和方法 Python中，創(chuàng)建類的實例化對象不需使用new，可以直接賦值，語法如下：

對象名=類名（）創(chuàng)建一個類的實例，使用類的名稱，并通過__init__()方法接受參數classStu:#'定義一個屬性 name="張三“ age=19#創(chuàng)建Stu類的對象stu=Stu()print("學生姓名:%s,年齡:%d"%(,stu.age))7.2.3類的方法

在類的內部，使用def關鍵字可以為類定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數self，且為第一個參數。1．構造方法

構造方法__init__()是一種特殊的方法，被稱為類的構造函數或初始化方法，用來進行一些初始化的操作，在對象創(chuàng)建時就設置好屬性。如果用戶沒有重新定義構造函數，則系統(tǒng)自動執(zhí)行默認的構造方法。這個方法不需要顯式調用，當創(chuàng)建了這個類的實例時就會調用該方法

在構造方法__init__()中，init前后用兩個下畫線開頭和結尾，是Python內置的方法，用于在對象實例化時對實例進行的初始化工作。如，顯示一個姓名叫“張三”，學號是1號的學生，可以直接使用構造方法進行定義7.2.3類的方法例7-2-5類的構造方法實例。在該例子中，構造方法和自定義方法，都有參數self。所謂的self，可以理解為“自己”，如同C++中類里面的this指針一樣，就是對象自身的意思。在方法的定義中，第一個參數永遠是self。某個對象調用其方法時，Python解釋器會把這個對象作為第一個參數傳遞給self，所以開發(fā)者只需要傳遞后面的參數即可self僅僅是一個變量名，也可將self換為其他任意的名字，但是為了能夠讓其他開發(fā)人員能明白該變量的意思，因此一般都會把self當作名字。7.2.3類的方法在上例的構造方法中，直接給出了學生的姓名和學號。但實際上，對象的屬性需要動態(tài)添加，在對象創(chuàng)建完成時確定對象的屬性值。需要使用帶參數的構造方法，在構造方法中傳入參數設置屬性的值在上例中，empCount變量是一個類變量，它的值將在這個類的所有實例之間共享。在內部類或外部類使用“類名.屬性”（Stu.empCount）訪問。7.2.3類的方法__init__()方法，在創(chuàng)建一個對象時默認被調用，不需要手動調用。默認有1個參數名字為self，如果在創(chuàng)建對象時傳遞了2個實參，那么__init__(self)中除了self作為第一個形參外還需要2個形參，例如__init__(self,name,stuid)。__init__(self)中的self參數，不需要開發(fā)者傳遞，Python解釋器會自動把當前的對象引用傳遞進去。 2．析構方法__init__()方法是析構方法，當創(chuàng)建對象后，Python解釋器會調用__init__()方法。當刪除一個對象來釋放類所占用的資源時，Python解釋器會調用另外一個方法，也就是析構方法。

析構方法__del__()，使用del命令，前后同樣用兩個下畫線開頭和結尾。該方法同樣不需要顯式調用，在釋放對象時進行調用，可以進行釋放資源的操作7.2.3類的方法上例中，執(zhí)行到delstu語句時，此時刪除stu對象因此觸發(fā)析構方法，顯示“已釋放資源”。但如果不執(zhí)行delstu語句，換成del語句，則不會顯示“已釋放資源”，表明沒有執(zhí)行析構方法，因為此時stu對象存在，只不過stu的name屬性被刪除了。析構方法必須是整個實例對象已被刪除才能觸發(fā)。】7.2.3類的方法3．封裝

面向對象編程的特性是封裝、繼承與多態(tài)。封裝是隱藏屬性、方法與方法實現細節(jié)的過程。封裝是在變量或方法名前加兩個下畫線，封裝后，私有的變量或方法只能在定義它們的類內部調用，在類外和子類中不能直接調用封裝的語法如下：私有變量：__變量名私有方法：__方法名()通過設置私有變量或私有方法，實現封裝，在變量名或方法名前加上“__”（兩個下畫線）。私有變量，可以避免外界對其隨意賦值，保護類中的變量；私有方法，不允許從外部調用。對私有變量可以添加供外界調用的變通方法，用于修改或讀取變量的值。私有方法和私有變量的操作7.2.3類的方法Python不允許實例化的類訪問私有數據，所以上例中最后一行代碼報錯。如果需要訪問私有屬性，可用object._className__attrName訪問屬性，將如下代碼替換以上代碼的最后一行代碼 print(counter._JustCounter__secretCount)#coding=utf-8classJustCounter: __secretCount=0#私有變量

publicCount=0#公開變量 defcount(self): self.__secretCount+=1 self.publicCount+=1 print(self.__secretCount)counter=JustCounter()counter.count()counter.count()print(counter.publicCount)print(counter.__secretCount)#報錯，實例不能訪問私有變量//print(counter._JustCounter__secretCount)7.3類的繼承繼承是面向對象的編程的三大特性之一，繼承可以解決編程中的代碼冗余問題，是實現代碼重用的重要手段。本節(jié)的目標是了解并掌握類的繼承。[學習目標]1．了解繼承的特點2．了解并掌握Python類的繼承3．了解并掌握子類屬性及方法定義7.3類的繼承

面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用，實現這種重用的方法之一是通過繼承機制實現的。繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關系。

類的繼承是指在一個現有類的基礎上，構建一個新的類。構建的新類能自動擁有原有類的屬性和方法。構建出來的新類叫子類，原有類稱為父類。也可以理解成類之間的類型和子類型關系。

繼承的語法格式如下： class子類名(父類名):如現有一個類，類名為A，定義如下：classA(object):現要定義類B繼承類A，將B類當作A類的子類，則B類定義如下： classB(A):需要注意的是：繼承語法“class子類名(父類名):”也可寫成“class派生類名(基類名)：”，其中，父類名寫在括號中，父類是在類定義時，在元組之中指明的7.3類的繼承

在Python中繼承具有如下一些特點：

●在繼承中父類的構造（__init__()方法）不會被自動調用，它需要在其子類的構造中親自專門調用。

●在調用父類的方法時，需要加上父類的類名前綴，且需要帶上self參數變量，以區(qū)別于在類中調用普通函數時并不需要帶上self參數。

●Python總是首先查找對應類型的方法，如果它不能在子類中找到對應的方法，它才到父類中逐個查找（先在本類中查找調用的方法，找不到才到父類中找）

如果在繼承元組中列了一個以上的類，那么它就被稱為“多重繼承”。子類的聲明，與它們的父類類似，繼承的父類列表跟在類名之后，其語法為： class類名(父類名1[,父類名2,...]):

子類中語句7.3類的繼承繼承多個類操作示意如下：classA:#定義類A.....classB:#定義類B.....classC(A,B):#繼承類A和B7.3類的繼承可以使用issubclass()或者isinstance()方法來檢測是否是子類，方法如下 ●issubclass()布爾函數用于判斷一個類是另一個類的子類或者子孫類，其語法為：issubclass(sub,sup)。 ●isinstance(obj,Class)布爾函數，如果obj是Class類的實例對象或者是一個Class子類的實例對象則返回True。7.4類的方法重寫面向對象編程三大特性是封裝、繼承和多態(tài)。實現多態(tài)的技術基礎除了繼承，還有方法重寫。本節(jié)的目標是了解并掌握方法重寫與運算符重載。[學習目標]1．了解并掌握方法重寫2．了解類的功能方法3．了解并掌握運算符的重載4.了解常見運算符重載方法7.4.1方法重寫

面向對象編程三大特性中的最后一個特性是多態(tài)。多態(tài)的含義是指能夠呈現多種不同的形式或形態(tài)。在編程術語中，它的意思是一個變量可以引用不同類型的對象，并能自動調用被引用對象的方法，從而根據不同的對象類型響應不同的操作。繼承和方法重寫是實現多態(tài)的技術基礎。如果父類方法的功能不能滿足需求，可以在子類重寫父類的方法，此時執(zhí)行子類的方法，不再執(zhí)行父類的方法#coding=utf-8classParent:#定義父類 defmyMethod(self): print('調用父類方法’)classChild(Parent):#定義子類 defmyMethod(self): print('調用子類方法’)c=Child()#子類實例c.myMethod()#子類調用重寫方法7.4.1方法重寫

表7-4-1類的功能方法一覽表序號方法，描述&簡單的調用1__init__(self[，args...])構造函數簡單的調用方法：obj=className(args)2__del__(self)析構方法，刪除一個對象簡單的調用方法：dellobj3__repr__(self)轉化為供解釋器讀取的形式簡單的調用方法：repr(obj)4__str__(self)用于將值轉化為適于人閱讀的形式簡單的調用方法：str(obj)5__cmp__(self,x)對象比較簡單的調用方法：cmp(obj,x)7.4.2運算符重載Python語言提供了運算符重載功能，增強了語言的靈活性，這一點與C++有點類似但又有些不同。Python運算符重載就是通過重寫這些Python內置方法來實現的。這些方法都是以雙下畫線開頭和結尾的，類似于__X__的形式，Python通過這種特殊的命名方式來實現重載。當Python的內置操作運用于類對象時，Python會去搜索并調用對象中指定的方法完成操作。類可以重載加減運算、打印、函數調用、索引等內置運算，運算符重載使我們的對象的行為與內置對象的一樣。Python在調用操作符時會自動調用這樣的方法。常見運算符重載方法如表7-4-2所示。

7.4.1方法重寫

表7-4-2常見運算符重載方法方法說明調用__init__構造函數對象創(chuàng)建:X=Class(args)__del__析構函數X對象收回__add__云算法+如果沒有_iadd_,X+Y,X+=Y__or__運算符|如果沒有_ior_,X|Y,X|=Y_repr__,__str__打印，轉換print(X),repr(X),str(X)__call__函數調用X(*args,**kwargs)__getattr__點號運算X.undefined7.4.1方法重寫

續(xù)表7-4-2常見運算符重載方法方法說明調用__setattr__屬性賦值語句X.any=value__delattr__屬性刪除delX.any__getattribute__屬性獲取X.any__getitem__索引運算X[key],X[i:j__setitem__索引賦值語句X[key],X[i:j]=sequence__delitem__索引和分片刪除delX[key],delX[i:j]__len__長度len(X),如果沒有__bool__,真值測試7.4.1方法重寫

續(xù)表7-4-2常見運算符重載方法方法說明調用__bool__布爾測試bool(X)__lt__,__gt__,__le__,__ge__,__eq__,__ne__特定的比較X<Y,X>Y,X<=Y,X>=Y,X==Y,X!=Y注釋:(lt:lessthan,gt:greaterthan,le:lessequal,ge:greaterequal,eq:equal,ne:notequal)__radd__右側加法other+X__iadd__實地（增強的）加法X+=Y(orelse__add__)__iter__,__next__迭代環(huán)境I=iter(X),next()__contains__成員關系測試iteminX(任何可迭代)7.4.1方法重寫

續(xù)表7-4-2常見運算符重載方法方法說明調用__index__整數值hex(X),bin(X),oct(X)__enter__,__exit__環(huán)境管理器withobjasvar:__get__,__set__,__delete__描述符屬性X.attr,X.attr=value,delX.attr__new__創(chuàng)建在__init__之前創(chuàng)建對象7.4.1方法重寫

例如，如果類實現了__add__方法，當類的對象出現在+運算符中時