面向对象编程（OOP）基础

Python 面向对象编程（OOP）基础

1. 什么是面向对象？

面向对象把相关的数据和操作放在一起，用“对象”描述事物。

例如，一个学生对象可以包含：

• 属性：姓名、成绩。
• 方法：自我介绍、修改成绩。

概念	含义	示例
类（class）	定义对象的结构和行为	Student
对象（实例）	根据类创建的具体个体	Student("小明", 90)
属性	对象保存的数据	student.name
方法	对象提供的操作	student.introduce()

2. 定义类与创建对象

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def introduce(self):
        print(f"我叫{self.name}，成绩是{self.score}分")


student = Student("小明", 90)
student.introduce()

记住三个要点：

• class 用来定义类，类名通常采用 StudentManager 这样的命名方式。
• Student(...) 创建实例。
• __init__() 在实例创建后自动执行，用来初始化属性，不能返回非 None 的值。

3. 理解 self

self 表示当前调用方法的实例。

student.introduce()

可以理解为：

Student.introduce(student)

定义实例方法时，通常把 self 写在第一个参数位置；通过实例调用时，Python 自动传入它。

def change_score(self, new_score):
    self.score = new_score

self.score 是对象的属性，new_score 是这次调用传入的参数。

4. 访问与修改属性

print(student.name)    # 读取属性
student.score = 95    # 修改属性

如果修改时需要检查规则，可以使用方法：

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.set_score(score)

    def set_score(self, score):
        if not 0 <= score <= 100:
            raise ValueError("成绩必须在0～100之间")
        self.score = score

注意：这个检查只在调用 set_score() 时执行，直接写 student.score = 200 仍然会绕过它。

5. 实例属性与类属性

类型	定义位置	适合保存
实例属性	通常在 __init__() 中通过 self 定义	每个对象自己的数据
类属性	类内部、方法外部	多个对象共用的信息

class Student:
    school = "第一中学"    # 类属性

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例属性

a = Student("小明")
b = Student("小红")

print(a.name)          # 小明
print(b.name)          # 小红
print(Student.school) # 第一中学

易错点：不要把每个实例独有的列表、字典写成类属性。

class Classroom:
    def __init__(self):
        self.students = []  # 每个实例拥有独立的列表

6. 封装与属性命名

封装就是把相关数据和操作组织在类中，通过合适的方法使用它们。

写法	含义
name	普通属性
_name	约定为内部使用，外部仍可以访问
__name	触发名称改写，主要用于减少继承中的命名冲突

Python 的双下划线属性不是绝对无法访问的“私有属性”。

需要控制属性的读取和修改时，可以使用 @property：

class Student:
    def __init__(self, score):
        self.score = score

    @property
    def score(self):
        return self._score

    @score.setter
    def score(self, value):
        if not 0 <= value <= 100:
            raise ValueError("成绩必须在0～100之间")
        self._score = value

使用时仍然像普通属性：

student = Student(90)
student.score = 95    # 自动执行检查
print(student.score)

这里用 _score 保存实际数据，避免在 setter 中反复调用自身。

7. 继承与 super()

继承让子类复用父类的属性和方法。

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def introduce(self):
        print(f"我叫{self.name}")


class Student(Person):
    def __init__(self, name, score):
        super().__init__(name)
        self.score = score

student = Student("小明", 90)
student.introduce()  # 使用继承的方法

• class Student(Person)：Student 继承 Person。
• 在这个单继承例子中，super().__init__(name) 调用父类的初始化方法。
• 子类如果自己定义了 __init__()，父类的初始化方法不会自动再执行一次，需要按需调用。

8. 方法重写与多态

方法重写：子类定义与父类同名的方法，提供自己的行为。

class Animal:
    def speak(self):
        return "动物发出声音"


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


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

多态：使用同样的调用方式，不同对象表现出不同的行为。

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

输出：

喵喵
汪汪

Python 中，只要对象提供了所需的方法，就可以这样使用；不一定必须继承同一个父类。

9. 三种方法

类型	写法	自动传入	常见用途
实例方法	普通 def	实例 self	读取、修改实例数据
类方法	@classmethod	类 cls	根据其他形式的数据创建实例
静态方法	@staticmethod	无	与类相关，但不需要实例或类数据的工具操作

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

    def introduce(self):
        return f"我叫{self.name}"

    @classmethod
    def from_text(cls, text):
        return cls(text.strip())

    @staticmethod
    def is_valid_score(score):
        return 0 <= score <= 100

student = Student.from_text(" 小明 ")
print(student.introduce())
print(Student.is_valid_score(90))

10. 常用特殊方法

特殊方法也叫“魔术方法”，名称前后都有双下划线。

方法	作用	触发方式
__init__	初始化实例	Student(...)
__str__	提供便于阅读的字符串	str(obj)、print(obj)
__repr__	提供便于调试的字符串	repr(obj)、容器展示
__len__	定义长度	len(obj)

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def __str__(self):
        return f"{self.name}：{self.score}分"

print(Student("小明", 90))  # 小明：90分

__str__() 必须返回字符串，不要只在里面调用 print()。