Chapter 4

第4章Python面向对象编程

章节主张

第4章Python面向对象编程这一章真正要建立的，不是孤立知识点，而是围绕“面向对象是把数据和行为捆在一起管理、环境与工具链先于语法细节”形成一套能反复练习、能迁移到真实任务里的 Python 学习路径。

中文释读

读第4章Python面向对象编程时，不要只把它当作语法或模块说明书。更有价值的读法，是问自己：这一章解决了我在编程、科学计算或数据分析流程中的哪个瓶颈？

这本书的强项在于把工具、基础语法、科学计算库和案例工作流连成一条线。章节页因此会把原书内容翻译成“知识点 -> 操作动作 -> 易错边界 -> 迁移练习”的学习结构。

本章知识路线

面向对象是把数据和行为捆在一起管理环境与工具链先于语法细节

关键论据

对象一般是指一个类的实例，具有相关的成员变量和成员函数，在Python中成员变量叫作属性，成员函数叫作方法。
类（Class）通常是具有一类共同特征的事物的抽象。
它的一个实例叫作对象（Object）。
1.什么是对象 Python中几乎所有的事物都是对象。
基本类型是对象，如整数：其类型为：查看它的属性：调用它的方法：容器类型是对象，如列表：函数是对象：对象在内存中有一个地址与之对应，这个地址可以用id()函数查看：同一个对象的内存地址一致： id()函数本身也是对象，对应一块内存地址：在Python中，只有一些保留的关键字和符号不是对象： 2.对象的特性对象的两个重要特性是属性和方法。

行动清单

先用最小代码样例跑通本章核心知识点。
把本章知识点接到一个真实小任务上，而不只停留在示例。
记录本章最容易报错的边界条件和调试方式。
复盘：这一章内容如何进入自己的长期 Python 学习系统。

本章图版学习路径

图版按知识点分组，适合拿来做复现、迁移和复盘练习，不只是“看一眼效果”。

第4章Python面向对象编程｜4.1 面向对象简介4.1 面向对象简介

第4章Python面向对象编程｜4.2 自定义类型4.2 自定义类型

第4章Python面向对象编程｜4.3 方法与属性4.3 方法与属性

第4章Python面向对象编程｜4.4 继承与复用4.4 继承与复用

第4章Python面向对象编程｜4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性

第4章Python面向对象编程｜4.6 多重继承4.6 多重继承

源章节深读

4.1 面向对象简介

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.1 面向对象简介”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.1 面向对象简介”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.1 面向对象简介背后的对象模型、输入输出和适用边界。

对象一般是指一个类的实例，具有相关的成员变量和成员函数，在Python中成员变量叫作属性，成员函数叫作方法。类（Class）通常是具有一类共同特征的事物的抽象。它的一个实例叫作对象（Object）。 1.什么是对象 Python中几乎所有的事物都是对象。基本类型是对象，如整数：其类型为：查看它的属性：调用它的方法：容器类型是对象，如列表：函数是对象：对象在内存中有一个地址与之对应，这个地址可以用id()函数查看：同一个对象的内存地址一致： id()函数本身也是对象，对应一块内存地址：在Python中，只有一些保留的关键字和符号不是对象： 2.对象的特性对象的两个重要特性是属性和方法。属性是与对象绑定的一组数据，可以只读、只写或者读写，使用时不加括号。例如，对于文件对象：其.mode属性表示文件的打开模式： .closed属性表示文件是否关闭：属性可以通过赋值修改：属性的调用不需要用括号：

4.2 自定义类型

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.2 自定义类型”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.2 自定义类型”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.2 自定义类型背后的对象模型、输入输出和适用边界。

在编程时，可以根据需要自定义一个新类型。自定义类型可以用关键字class，其基本形式为：具体规律为： ●class关键字在最开始。 ●ClassName是自定义类型的名称，Python对类型名称没有规定，流行的做法是用大骆驼拼写法（Upper Camel Case），即每个单词的首字母大写，中间不留空格。 ●“()”中的ParentClass用来表示继承关系，可省略，默认为object。 ●“：”不能缺少，之后的内容要进行缩进。 ●三引号包含的部分是类型的文档（即docstring），可以省略。 ●类型的方法定义与函数定义类似，第一个参数表示是对象本身，通常用self表示。例如，可以这样定义一个新类型Leaf表示树叶：新类型Leaf继承了Python中最基本的类型，即object。继承（Inheritance）使一个类的对象可以直接使用另一个类的属性和方法，被继承的类叫作父类（Parent Class），如object；继承生成的类叫作子类（Child Class），如Leaf。子类Leaf可以看成是一个特殊的父类object。事实上，所有的对象都是一个object：在Python中，除了object，基本类型还有int、float、long、bool、file、list、set、tuple、dict、frozenset等。这些基本类型的名称都是以小写字母开头的，名称的类型都是type：这与类名Leaf的类型一致：三引号的部分是对Leaf类的说明文档，可以调用Leaf的.__doc__属性查看：说明文档通常是对该类型的解释说明。类型的帮助在IPython中可以通过问号查询：对于Python内置的类型，可以通过在类型名后加上括号得到该类型的一个对象，如：同理，可以

4.3 方法与属性

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.3 方法与属性”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.3 方法与属性”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.3 方法与属性背后的对象模型、输入输出和适用边界。

自定义类型中通常要定义一些方法和属性。 1.直接添加属性回顾之前对Leaf类的定义：新属性可以用赋值的方式向对象中添加：这样添加的新属性只对当前定义的对象有效，不能在新对象上使用： 2.添加普通方法添加普通方法需要用def关键字定义。向Leaf类中添加一个新方法，表示树叶下落：新方法.fall()接收两个参数，第一个是表示对象本身的self参数；第二个参数season表示季节，并有一个默认值“autumn”。生成一个新对象：查看.fall()方法的帮助：调用该方法时，self参数不用传入，会自动转换为对象leaf，因此只需要传入season参数。不带参数时，season用默认值：传入season参数时： 3.函数中的特殊方法和特殊属性除了.fall()方法，对象通常自带一些特殊的方法和属性。输入“leaf._”并按〈Tab〉键补全，会得到：以下画线“__”开头的是一些特殊的方法或属性，常用的如下。 ●__init__()：初始化对象。 ●__repr__()：repr（obj）函数的返回值。 ●__str__()：str（obj）函数的返回值。 ●__call__()：调用obj()的返回值。

4.4 继承与复用

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.4 继承与复用”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.4 继承与复用”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.4 继承与复用背后的对象模型、输入输出和适用边界。

在类的定义中： ParentClass是用来进行继承的，被继承的ParentClass是父类，定义的ClassName是子类。可以认为子类是一种特殊的父类。例如，假设父类是哺乳动物，人作为一个子类可以继承这个父类，因为人是哺乳动物的一种；狮子也可以继承哺乳动物，因为狮子也是哺乳动物的一种。继承意味着子类拥有父类所有的方法和属性。例如，人是哺乳动物，从而人具有哺乳动物的属性和行为。同时，子类可以定义自己特殊的方法和属性。比如人有使用工具的能力，这是其他哺乳动物所不具有的。 1.类的继承定义一个类Leaf：定义一个子类枫树叶（MapleLeaf）来继承类Leaf，并在父类的基础上定义新方法.change_color()：构造一个子类对象：子类会继承父类的属性和方法，父类的属性和方法可以直接调用：定义子类时，可以复用父类的构造函数：调用子类中独有的特殊方法：还可以对父类中已有的.fall()方法进行重定义：在子类对象中，调用.fall()方法将改变树叶的颜色属性.color：在子类中的修改不会影响父类中的方法。 2.super()函数与父类的.fall()方法相比，子类的方法只增加了.change_color()的调用，之后的操作与父类的.fall()方法一致，代码存在冗余。为了解决这个问题，可以利用super()函数，在子类的.fall()方法中调用父类的.fall()方法。通常的做法为：因此，可以使用super（MapleLeaf，self）来调用父类的.fall()方法： super（MapleLeaf，self）返回的是与self绑定的一个父类Leaf对象：

4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.5 公有、私有、特殊以及静态的方法与属性背后的对象模型、输入输出和适用边界。

一些以“__”开头的都是对象的特殊方法和属性。通常来说： ●以字母开头都是公有的方法和属性，可以直接调用。 ●在Python中，“私有”的方法和属性以“__”开头，不过，并不存在真正私有的方法和属性，所谓“私有”只是不会被代码自动完成所记录，无法在按〈Tab〉键时自动补全。 ●以“__”开头并以“__”结尾的是一些系统内置的属性和方法。 ●以“__”开头不以“__”结尾的是一些更加特殊的方法，调用方式最为复杂。 ●装饰器@staticmethod可以生成一个静态方法，静态方法只有类本身能调用，类的对象不能调用，在定义时，静态方法不需要加self参数。例如，定义一个具有以上属性和方法的类：构造对象时调用了一个特殊的方法.__init__()：查看公有属性和特殊属性：公有方法：私有方法：以“__”开头不以“__”结尾的方法调用方式有所不同，需要加上类名：静态方法可以用类去调用：

4.6 多重继承

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.6 多重继承”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.6 多重继承”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.6 多重继承背后的对象模型、输入输出和适用边界。

多重继承（Multiple Inheritance），指的是一个类可以同时从多个父类继承行为与特征的功能。Python支持多重继承，例如，可以将之前的Leaf类抽象为以下几类。 ●Leaf类：树叶，父类。 ●ColorChangingLeaf类：颜色可变的树叶，继承Leaf类。 ●DeciduousLeaf类：落叶类植物的树叶，继承Leaf类。 ●MapleLeaf类：枫叶，枫叶颜色可变，同时枫树是落叶类植物，可以让它同时继承ColorChangingLeaf类和DeciduousLeaf类。各类的定义如下：在定义多重继承时，只需要用逗号将多个父类隔开。MapleLeaf类只是简单地继承了两个类型。MapleLeaf类的对象可以使用两个父类的方法：例如，从Leaf类继承而来的.color属性：从ColorChangingLeaf类继承而来的.change()方法：从DeciduousLeaf类继承而来的.fall()方法：有时候多个父类可能会发生冲突。例如，可以在ColorChangingLeaf的定义中增加一个.fall()方法：在两个父类的.fall()方法不同时，Python会优先使用定义在前的父类的方法。当ColorChangingLeaf类在前时，使用的是ColorChangingLeaf类的方法：反过来，当DeciduousLeaf类在前时，使用的是DeciduousLeaf类的方法：继承的顺序可以通过该类的.__mro__属性或.mro()方法来查看：调用属性或方法时，会按照该顺序依次寻找，直到找到或者没有下一个父类为止。

4.7 本章学习笔记

这节解决什么问题：这节要解决的不是背下“4.7 本章学习笔记”，而是把这个知识点放进真正可运行、可调试、可迁移的 Python 学习流程里。

怎么用到自己的系统：把它写进自己的学习系统：先用最小例子跑通，再把“4.7 本章学习笔记”迁移到一个实际小任务中，最后记录哪些边界条件最容易报错。

常见错误：常见误区是只记住 API 或代码片段，却没理解 4.7 本章学习笔记背后的对象模型、输入输出和适用边界。

本章对Python面向对象编程进行了介绍。对读者来说，学习面向对象编程的一个重要作用是读懂相关的代码，因此，本章着重介绍了如何使用面向对象编程的语法，对于如何设计面向对象编程则不做介绍。学完本章，读者应该做到： ●掌握对象的概念。 ●知道如何使用class关键字定义新类型。 ●知道如何定义使用对象的方法和属性。 ●知道一些特殊方法和属性的使用。 1.本章新术语本章涉及的新术语见表4-1。表4-1 本章涉及的新术语 2.本章新函数本章涉及的新函数见表4-2。表4-2 本章涉及的新函数 3.本章Python 2与Python 3的区别本章不涉及Python 2与Python 3的区别。

辨析题：如果你只会照抄第4章Python面向对象编程里的例子，却无法换一个输入自己写出来，真正缺的是什么？

多数时候缺的不是记忆，而是对象模型、输入输出边界和操作顺序的理解。把知识点换到新输入上依然能运行，才算真的进入了自己的系统。