Python面向对象，看这一篇就够了

来源：投稿作者：sunny
编辑：学姐

面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是一种编程范式，它把现实世界中的概念转化为代码中的“对象”。每个对象都有自己独特的“属性”（描述事物的特征）和“方法”（对象能执行的操作）。在Python编程中，OOP是非常重要的编程方式，它可以帮助我们将程序组织得更好，使代码更易读、易维护。

本文将用通俗易懂的语言，结合生动的例子，带你一步步理解Python中的面向对象编程。

一、什么是面向对象编程？

在OOP中，我们通过创建“类”和“对象”来实现程序的组织。下面解释一些基本概念：

类（Class）：类是一个模板，用于创建对象。可以把类看作是一个“设计图”，比如设计图中有房子的结构、大小、样式等细节，但设计图本身并不是房子。
对象（Object）：对象是类的实例化。可以把对象看作是根据设计图建造出的真实房子。对象具有类定义的所有属性和方法。
属性（Attribute）：属性是对象的特征或状态。比如，对于“猫”这个类，属性可以包括猫的名字、颜色和年龄。
方法（Method）：方法是对象可以执行的操作，类似于函数。比如，“猫”类的一个方法可以是“喵喵叫”。

二、创建类和对象

为了更好地理解面向对象编程的概念，我们来看一个具体的例子，创建一个表示“猫”的类。

# 定义一个Cat类
class Cat:
    # 初始化方法，用于创建对象时为属性赋值
    def __init__(self, name, color, age):
        self.name = name  # 猫的名字
        self.color = color  # 猫的颜色
        self.age = age  # 猫的年龄
    
    # 定义一个方法让猫喵喵叫
    def meow(self):
        print(f"{self.name} 喵喵叫！")

# 创建Cat类的对象
tom = Cat("Tom", "黑色", 3)

# 访问对象的属性和方法
print(f"这只猫的名字是：{tom.name}")
print(f"它的颜色是：{tom.color}")
print(f"它的年龄是：{tom.age}")
tom.meow()

在这个例子中，我们首先创建了一个名为Cat 的类，包含了name、color和age三个属性，以及一个名为meow的方法。然后，我们实例化了一个Cat对象tom，并访问了它的属性和方法。

三、深入理解`init`方法

__init__方法是类的构造函数，用于在对象创建时初始化对象的属性。它的第一个参数通常是self，表示实例对象本身。除了self之外，__init__方法还可以接收其他参数，用于为属性赋初值。

举个例子，如果我们再创建一个名为jerry的猫：

jerry = Cat("Jerry", "白色", 2)
print(f"这只猫的名字是：{jerry.name}")
print(f"它的颜色是：{jerry.color}")
print(f"它的年龄是：{jerry.age}")
jerry.meow()

这段代码会输出jerry对象的属性和方法。可以看到，jerry和tom是两个不同的对象，它们是由同一个类Cat实例化出来的，但它们的属性不同。

四、封装：把属性和方法组合在一起

封装是面向对象编程的基本特性之一。封装的目的是将对象的属性和方法组合在一起，使对象的内部状态对外部不可见，只能通过对象的方法访问和修改属性值。这种方式不仅能保护对象的内部状态，还能简化编程的复杂性。

为了实现封装，我们可以将属性设置为“私有”，即在属性名前加上下划线。例如：

class Cat:
    def __init__(self, name, color, age):
        self._name = name  # 私有属性
        self._color = color
        self._age = age
    
    # 获取名字的方法（getter）
    def get_name(self):
        return self._name
    
    # 设置名字的方法（setter）
    def set_name(self, new_name):
        self._name = new_name
    
    def meow(self):
        print(f"{self._name} 喵喵叫！")

# 创建对象
cat = Cat("Tom", "黑色", 3)

# 使用getter方法访问属性
print(f"这只猫的名字是：{cat.get_name()}")

# 使用setter方法修改属性
cat.set_name("Jerry")
print(f"这只猫的新名字是：{cat.get_name()}")

在这个例子中，属性_name被设置为“私有”，不能直接从外部访问。我们使用get_name和set_name方法来间接访问和修改属性值。

五、继承：代码的复用

继承是面向对象编程中非常重要的特性，它允许我们创建一个新类，并从现有的类中继承属性和方法。被继承的类称为“父类”或“基类”，继承的类称为“子类”或“派生类”。通过继承，我们可以复用父类的代码，同时也可以在子类中添加新的功能或修改现有功能。

# 创建一个“动物”类
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 正在发出声音")

# 继承Animal类，创建一个“猫”类
class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, color):
        super().__init__(name)  # 调用父类的构造函数
        self.color = color
    
    # 重写父类的speak方法
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 喵喵叫！")

# 创建Cat类的对象
tom = Cat("Tom", "黑色")
tom.speak()  # 输出：Tom 喵喵叫！

在上面的例子中，Cat类继承了Animal 类，继承了name属性和speak方法，并重写了speak方法，使其更符合猫的行为。

六、多态：同名方法不同实现

多态是面向对象编程的又一重要特性，它允许我们在不同的类中使用相同的方法名，但方法的行为可以有所不同。多态使得代码更具灵活性和扩展性。

# 创建一个“狗”类
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 汪汪叫！")

# 创建对象
animals = [Cat("Tom", "黑色"), Dog("Buddy")]

# 调用speak方法
for animal in animals:
    animal.speak()