Python指南：面向对象程序设计

Python 是一种多泛型语言，它没有强制程序员使用某种特定的程序设计风格，而是允许程序员采用过程型、函数型或面向对象的程序设计风格，也可以是这些编程风格的有效组合。对于大多数程序而言，尤其对中等规模或大规模的程序，采用面向对象的程序设计风格提供了很多优势。

1、面向对象方法

接下来将基于使用程序对圆进行描述这一问题，来解释纯过程型程序设计方法存在的问题。用于描述一个圆所需要的最少数据包括圆心坐标（x, y）以及圆的半径，简单的方法是使用一个三元组对圆进行描述，比如： 。

如果只给出这个表示，那么我们可以理解为， 也可以理解为，二义性是其一个不足之处。另外一个不足在于，只能通过索引位置对其中的值进行存取，还是得提前知道元组中每个位置所代表的含义。

可以使用namedtuple解决获取元素顺序的问题（假设distance_from_origin函数已定义）：

虽然可以解决元素顺序的问题，但是如果半径给定的值为负值，这个数据是不合理的，假设会在distance_from_origin函数中进行检查，但这只有在调用的时候才能检查，并不能在创建 Circle 对象的时候进行验证，这就是纯过程型程序设计的弊端。

对象：我们之前见过的 dict、int、str 等数据类型其实是一个类，我们也可以称之为一个 对象。

对象中通常包含属性——方法是可调用的属性，其他属性则是数据。方法其实也是一个函数，只不过其第一个参数是调用该方法的实例本身（self）。在属性名前以两个下划线引导，Python就会阻止无心的访问，因此可以认为是私有的。

面向对象的优势之一是如果我们有一个类，就可以对其进行专用化，这意味着创建一个新类，新类继承原始类的所有属性（数据和方法），通常可以添加或替换原始类中的某些方法，或添加更多的实例变量。

2、自定义类

创建自定义类的两种语法：

2.1 属性与方法

我们从简单的类 Point 开始，该类存放坐标 (x, y)，定义于文件 Shape.py 中，其完整实现如下：

Point 类有两个数据属性（self.x和self.y），还包含5个方法（不包括继承来的方法），其中4个属于特殊方法。导入 Shape 模块后， Point 类就可以像其他类一样进行使用，其属性可以直接存取。

01.Point继承关系

对 Point 类的基本使用：

对方法进行调用时，Python 会自动提供第一个参数——这个参数是对对象自身的对象引用（在 C++ 与 Java 中称为 this）。我们必须在参数列表中包含这一参数，根据约定，这一参数称为self。所有的对象属性都必须由self进行限定。

创建一个对象，需要两个步骤：调用特殊方法 __new__() 来创建该对象，之后调用特殊方法 __init__() 对其进行初始化。

2.2 继承与多态

接下来我们新建一个继承自 Point 类的 Circle 类，添加一个额外的属性（radius）以及3个新方法，此外重新实现Point类的几个方法：

Circle 类的继承关系如下：

02.Circle继承关系

在 __init__() 方法中，使用 super() 来调用基类的 __init__() 方法，从而创建并初始化 self.x 属性与 self.y 属性。下面给出两个使用实例：

多态意味着，给定类的任意对象在使用时都可以看做该类的任意某个基类的对象，这也是为什么在创建子类时只需要实现我们需要的附加方法，必须重新实现的也只是那些需要替代的方法。

2.3 使用特性进行属性存取控制

property()修饰器函数是一个内置函数，至多接受4个参数：一个获取者函数，一个设置者函数，一个删除者函数以及一个docstring。

为将属性转换为可读/可写的特性，我们必须创建一个私有属性，其中实际上存放了数据并提供获取者方法与设置者方法。接下来我们对 Circle 类的 radius 属性进行验证。

测试：

执行之后会报错：

这样就会在创建 Circle 对象时进行验证了。

本文介绍了 Python 对面向对象程序设计的基础知识。展示了纯过程型程序设计的一些不足，并使用面向对象来克服这些不足。