9.Python类与对象

1 面向对象

类和对象都是面向对象中的重要概念。面向对象是一种编程思想， 即按照真实世界的思维方式构建软件系统。

例如，在真实世界的校园里有学生和老师，学生有学号、姓名、所 在班级等属性（数据），还有学习、提问、吃饭和走路等动作（方法） 。如果我们要开发一个校园管理系统，那么在构建软件系统时，也会有 学生和老师等“类”，张同学、李同学是学生类的个体，被称为“对象”， “对象”也被称为“实例”。

2 定义类

Python中的数据类型都是类，我们可以自定义类，即创建一种新的 数据类型。Python中类的定义语法格式如右图所示。 定义小汽车（Car）类的代码如下：

小汽车（Car）类继承了object类，object类是所有类的根类，在Pyth on中任何一个类（除object外）都直接或间接地继承了object，直接继承 object时（object）部分的代码可以省略。

3 创建对象

类相当于一个模板，依据这样的模板来创建对象，就是类的实例化 ，所以对象也被称为“实例”。

4 类的成员

4.1 实例变量

实例变量就是对象个体特有的“数据”，例如狗狗的名称和年龄等。

通过Python指令运行文件，输出结果。

4.2 构造方法：

类中的__init__（）方法是一个非常特殊的方法，用来创建和初始 化实例变量，这种方法就是“构造方法”。在定义__init__（）方法时， 它的第1个参数应该是self，之后的参数用来初始化实例变量。调用构造 方法时不需要传入self参数。

构造方法的示例代码如下：

4.3 实例方法

实例方法与实例变量一样，都是某个实例（或对象）个体特有的方 法。

定义实例方法时，它的第1个参数也应该是self，这会将当前实例与 该方法绑定起来，这也说明该方法属于实例。在调用方法时不需要传入 self，类似于构造方法。

下面看一个定义实例方法的示例：

4.4 类变量

类变量是属于类的变量，不属于单个对象。

例如，有一个Account（银行账户）类，它有三个成员变量：amoun t（账户金额）、interest_rate （利率）和owner（账户名）。amount和ow ner对于每一个账户都是不同的，而interest_rate对于所有账户都是相同 的。amount和owners是实例变量，interest_rate是所有账户实例共享的变 量，它属于类，被称为“类变量”。 类变量的示例代码如下：

4.5 类方法

类方法与类变量类似，属于类，不属于个体实例。在定义类方法时 ，它的第1个参数不是self，而是类本身。

5 封装性

封装性是面向对象重要的基本特性之一。封装隐藏了对象的内部细 节，只保留有限的对外接口，外部调用者不用关心对象的内部细节，使 得操作对象变得简单。

例如，一台计算机内部极其复杂，有主板、CPU、硬盘和内存等， 而一般人不需要了解它的内部细节。计算机制造商用机箱把计算机封装 起来，对外提供了一些接口，如鼠标、键盘和显示器等，使用计算机就 变得非常简单。

5.1 私有变量

为了防止外部调用者随意存取类的内部数据（成员变量），内部数 据（成员变量）会被封装为“私有变量”。外部调用者只能通过方法调用 私有变量。

在默认情况下，Python中的变量是公有的，可以在类的外部访问它 们。如果想让它们成为私有变量，则在变量前加上双下画线（__）即可 。 示例代码如下：

由于在类的外部不可以访问私有变量，因此上述代码在运行时会发 生错误，通过Python指令运行文件，输出结果。

5.2 私有方法

私有方法与私有变量的封装是类似的，在方法前加上双下画线（__ ）就是私有方法了。示例代码如下：

由于在类的外部不可以访问私有方法，因此上述代码在运行时会发 生错误，通过Python指令运行文件，输出结果。

5.3 使用属性

为了实现对象的封装，在一个类中不应该有公有的成员变量，这些 成员变量应该被设计为私有的，然后通过公有的set （赋值）和get（取 值）方法访问。 使用set和get方法进行封装，示例代码如下：

使用属性方式修改上面的示例，代码如下：

6 继承性

继承性也是面向对象重要的基本特性之一。

在现实世界中继承关系无处不在。例如猫与动物之间的关系：猫是 一种特殊动物，具有动物的全部特征和行为，即数据和操作。在面向对 象中动物是一般类，被称为“父类”；猫是特殊类，被称为“子类”。特殊 类拥有一般类的全部数据和操作，可称之为子类继承父类。

6.1 Python中的继承

在Python中声明子类继承父类，语法很简单，定义类时在类的后面 使用一对小括号指定它的父类就可以了。 下面是动物类继承图。

通过Python指令运行文件，输出结果：

6.2 多继承

在Python中，当子类继承多个父类时，如果在多个父类中有相同的 成员方法或成员变量，则子类优先继承左边父类中的成员方法或成员变 量，从左到右继承级别从高到低。 示例代码如下：

6.3 方法重写

如果子类的方法名与父类的方法名相同，则在这种情况下，子类的 方法会重写（Override）父类的同名方法。

7 多态性

多态性也是面向对象重要的基本特性之一。“多态”指对象可以表现 出多种形态。 例如，猫、狗、鸭子都属于动物，它们有“叫”和“动”等行为，但是 叫的方式不同，动的方式也不同。

7.1 继承与多态

在多个子类继承父类，并重写父类方法后，这些子类所创建的对象 之间就是多态的。这些对象采用不同的方式实现父类方法。 示例代码如下：

7.2 鸭子类型测试与多态

Python的多态性更加灵活，支持鸭子类型测试。鸭子类型测试指： 若看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么 这只鸟可以被称为鸭子。

由于支持鸭子类型测试，所以Python解释器不检查发生多态的对象 是否继承了同一个父类，只要它们有相同的行为（方法），它们之间就 是多态的。 例如，我们设计一个函数start（），它接收具有“叫”speak（）方法 的对象，代码如下：

8 练一练

1 在下列选项中，哪些是类的成员。（）

A.成员变量

B.成员方法

C.属性

D.实例变量

2 判断对错：（请在括号内打√或×，√表示正确，×表示错误）。

1）在Python中，类具有面向对象的基本特性，即封装性、继承性 和多态性。（）

2）__init__（）方法用来创建和初始化实例变量，这种方法就是“ 构造方法”。（）

3）类方法不需要与实例绑定，需要与类绑定，在定义时它的第1个 参数不是self。（）

4）实例方法是在类中定义的，它的第1个参数也应该是self，这个 过程是将当前实例与该方法绑定起来。（）

5）公有成员变量就是在变量前加上两个下画线（__）。（）

6）属性是为了替代get（）方法和set（）方法。（）

7）子类继承父类时继承父类中的所有成员变量和方法。（）

8）Python中的继承是单继承。（）

3 请介绍什么是“鸭子类型”？