Python 面向对象编程详解

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它使用“对象”来设计软件。在 Python 中，面向对象编程非常强大，允许开发者通过类（class）和对象（object）来模拟现实世界的行为和属性。

什么是面向对象编程

面向对象编程是一种编程范式，它允许开发者创建包含属性（数据）和方法（函数）的对象。这种方法有助于组织复杂的代码结构，使得代码更加模块化和可重用。

Python 类的定义与实例化

在 Python 中，类是对象的蓝图或模板。你可以使用 class 关键字来定义一个类。

class Dog:def __init__(self, name):self.name = name# 实例化
my_dog = Dog("Buddy")
print(my_dog.name)  # 输出: Buddy

Python 实例属性的定义

实例属性是绑定到类实例的属性。每个对象实例都可以拥有不同的属性值。

class Dog:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# 创建实例
my_dog = Dog("Buddy", 5)
print(my_dog.age)  # 输出: 5

Python 实例属性的初始化

实例属性通常在类的构造方法 __init__ 中初始化。

class Dog:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# 创建实例
my_dog = Dog("Buddy", 5)

Python 类属性

类属性是对于类的所有实例都是共享的属性。

class Dog:species = "Canis familiaris"  # 类属性def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# 所有实例共享类属性
print(Dog.species)  # 输出: Canis familiaris

Python 类属性和实例属性的优先级

如果实例属性和类属性名称相同，实例属性将优先。

class Dog:species = "Canis familiaris"def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = ageself.species = "Canis lupus"my_dog = Dog("Buddy", 5)
print(my_dog.species)  # 输出: Canis lupus

Python 中的访问限制

在 Python 中，可以通过前缀属性名字以双下划线 __ 来限制访问。

class Dog:def __init__(self, name, age):self.__name = name  # 私有属性self.age = agedef get_name(self):return self.__namemy_dog = Dog("Buddy", 5)
# print(my_dog.__name)  # 将引发错误
print(my_dog.get_name())  # 正确访问

Python 定义实例方法

实例方法是定义在类中的函数，它们可以通过对象调用。

class Dog:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef speak(self):return "Woof!"my_dog = Dog("Buddy", 5)
print(my_dog.speak())  # 输出: Woof!

Python 定义类方法

类方法是使用 @classmethod 装饰器定义的，它们不需要创建类的实例。

class Dog:@classmethoddef info(cls):return "This is a dog class"print(Dog.info())  # 输出: This is a dog class

Python 类的继承

类的继承允许我们从已有的类中继承属性和方法，然后添加或修改它们。这是代码重用的一个非常有效的方式。

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method")class Dog(Animal):def speak(self):return "Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return "Meow!"dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")print(dog.speak())  # 输出: Woof!
print(cat.speak())  # 输出: Meow!