Python 面向对象编程

面向对象编程(OOP)把数据和操作数据的方法打包成"对象",让代码更贴近现实世界的建模方式。Python 的类机制灵活而简洁:没有繁琐的访问修饰符,用约定和装饰器实现封装。本文从类与对象讲到继承、多态和魔法方法。

1. 类与对象

类(class)是蓝图,对象(instance)是根据蓝图造出来的实例。先定义一个最简单的类:

class Dog:
    """狗类:定义了狗应有的数据和行为"""
    species = "犬科"

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def bark(self):
        return f"{self.name} 汪汪叫!"

d1 = Dog("旺财", 3)
d2 = Dog("来福", 5)
print(d1.bark())
print(d1.species)
print(d1.age, d2.age)

2. __init__ 与 self

__init__ 是构造方法,实例创建时自动调用;self 指代实例本身,是实例方法的第一个参数。

class Student:
    def __init__(self, name, scores):
        self.name = name
        self.scores = scores      # 列表

    def average(self):
        return sum(self.scores) / len(self.scores)

s = Student("Ada", [92, 88, 95])
print(f"{s.name} 平均分 {s.average():.1f}")

3. 实例方法、类方法与静态方法

三种方法的区别在于第一个参数:实例方法收 self,类方法收 cls,静态方法什么特殊参数都不收:

class Circle:
    pi = 3.14159

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        return self.pi * self.radius ** 2

    @classmethod
    def from_diameter(cls, d):
        return cls(d / 2)

    @staticmethod
    def is_valid(r):
        return r > 0

c = Circle.from_diameter(10)
print(c.area())
print(Circle.is_valid(3))

4. 继承与多态

子类继承父类并可覆写方法;多态让不同子类用同一接口表现出不同行为:

class Animal:
    def speak(self):
        return "..."

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "喵喵喵"

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "汪汪汪"

for a in [Cat(), Dog(), Animal()]:
    print(a.speak())

子类里还能用 super() 调用父类方法,实现"先扩展再覆写"的常见模式。

5. 封装:property 与私有约定

Python 用下划线约定表达私有(_x 约定私有,__x 会被名字改写),对外暴露只读属性用 @property:

class BankAccount:
    def __init__(self, owner):
        self.owner = owner
        self._balance = 0

    @property
    def balance(self):           # 只读访问器
        return self._balance

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self._balance += amount
        else:
            raise ValueError("金额必须为正")

acc = BankAccount("Ada")
acc.deposit(100)
print(acc.balance)

6. 魔法方法:__str__ 与 __repr__

双下划线方法是 Python 在特定时机自动调用的"魔法方法":print 时用 __str__,调试时用 __repr__:

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y

    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})"          # 给人看

    def __repr__(self):
        return f"Point(x={self.x}, y={self.y})"  # 给开发者看

p = Point(3, 4)
print(p)          # (3, 4)   调用 __str__
print(repr(p))    # Point(x=3, y=4)  调用 __repr__

💡 学习建议:试着写一个 TodoList 类,支持 add/done/remaining 方法,再实现 __len__ 和 __str__。一个能跑的小类,胜过背十页概念。