11 面向对象编程：三大特性，封装、继承、多态

本篇是 Python 系列教程第 11 篇，更多内容敬请访问我的 Python 合集

1 封装

封装就是把类的公有属性改成私有属性，并且提供对外访问的方法。

示例

class MyClass:
    def __init__(self, value):
        self.__value = value

    def get_value(self):
        return self.__value

    def set_value(self, new_value):
        self.__value = new_value

obj = MyClass(10)
print(obj.get_value())  # 输出: 10
obj.set_value(20)
print(obj.get_value())  # 输出: 20

在这个例子中，__value是一个私有属性，只能通过get_value和set_value方法来访问。

1.1 如何定义私有属性或方法

**单下划线“_”：**用于表示属性或方法是内部使用的，但这实际上只是一个约定，不会阻止外部访问。
**双下划线“__”：**通过改写属性名称来隐藏属性或方法，使它们在类的外部难以直接访问。

其实，有一个骚操作，在对象的属性没有对外提供修改方法的情况下仍能修改属性值，那就是直接通过类名.__init__()方法传递当前对象和属性值，如下：

class MyClass:
    def __init__(self, param):
        self.__attribute = param

    def method(self):
        return f"Attribute is {self.__attribute}"


myc1 = MyClass("value1")
print(myc1.method())	# 输出：Attribute is value1
MyClass.__init__(myc1,"value2")
print(myc1.method())	# 输出：Attribute is value2

2 继承

继承是一种创建新类的方式，新类继承现有类的属性和方法。这允许你扩展现有的类，同时复用代码。

示例

class MyClass:
    def __init__(self, param1):
        self.attribute1 = param1

    def method1(self):
        return f"Attribute 1 is {self.attribute1}"

class DerivedClass(MyClass):
    def __init__(self, param1, param2):
        super().__init__(param1)
        self.attribute2 = param2

    def method2(self):
        return f"Attribute 2 is {self.attribute2}"

derived_object = DerivedClass("value1", "value2")
print(derived_object.method1())  # 输出: Attribute 1 is value1
print(derived_object.method2())  # 输出: Attribute 2 is value2

在这个例子中，DerivedClass继承了MyClass，并且添加了一个新的属性attribute3和一个新方法method2。

子类对象如果要在创建时初始化属于父类的属性，需要在子类的构造方法中用super().__init__(参数)调用父类的构造方法。若无需向父类构造函数传值，则可直接简写为super()。

2.1 多继承

一个类可以同时继承多个父类。

class MyClass1:
    def __init__(self, param1):
        self.attribute1 = param1

    def method1(self):
        return f"Attribute 1 is {self.attribute1}"
class MyClass2:
    def __init__(self, param2):
        self.attribute2 = param2

    def method2(self):
        return f"Attribute 2 is {self.attribute2}"

class DerivedClass(MyClass1, MyClass2):
    def __init__(self, param1, param2, param3):
        MyClass1.__init__(self, param1)
        MyClass2.__init__(self, param2)
        self.attribute3 = param3

    def method3(self):
        return f"Attribute 3 is {self.attribute3}"

derived_object = DerivedClass("value1", "value2", "value3")
print(derived_object.method1())  # 输出: Attribute 1 is value1
print(derived_object.method2())  # 输出: Attribute 2 is value2
print(derived_object.method3())  # 输出: Attribute 3 is value3

注意与单继承不同的是，子类的构造方法中不适合再用super()调用父类的构造方法了，需要用父类名.__init__(self)。

3 多态

多态是指不同的类继承相同的父类，并通过重写父类方法，让不同的子类拥有相同的接口或方法名，但实现不同。这使得你可以在不知道具体类型的情况下处理对象。所以在Python中，多态通常是通过继承和方法重写来实现的。

示例

class Animal:
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        return "汪!"

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        return "喵!"

def animal_sound(animal):
    return animal.make_sound()

dog = Dog()
cat = Cat()
print(animal_sound(dog))  # 输出: 汪!
print(animal_sound(cat))  # 输出: 喵!

在这个例子中，Dog和Cat都继承了Animal类，并重写了make_sound方法。animal_sound函数可以接受任何Animal类型的对象，并调用其make_sound方法。