python--面向对象

一、核心概念：类与对象

1. 基本定义

• 类（Class） ：抽象的 “模板”，描述一类事物的共同特征（属性）和行为（方法）。
• 对象（Object/Instance） ：类的具体实例，是内存中实际存在的实体。

2. 类的定义与实例化

# 定义类：类名遵循大驼峰命名法
class Student:
    # 类文档字符串（可选）
    """学生类，描述学生的基本信息和行为"""
    
    # 实例初始化方法（构造方法）
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性：每个对象独有的属性
        self.name = name
        self.age = age
    
    # 实例方法：描述对象的行为，第一个参数必须是 self（指代当前实例）
    def introduce(self):
        print(f"我是{self.name}，今年{self.age}岁")

# 实例化：创建类的具体对象
stu1 = Student("张三", 18)
stu2 = Student("李四", 19)

# 调用实例方法
stu1.introduce()  # 输出：我是张三，今年18岁
stu2.introduce()  # 输出：我是李四，今年19岁

# 访问实例属性
print(stu1.name)  # 输出：张三

二、属性：实例属性 vs 类属性

1. 实例属性

• 定义：在 __init__ 中通过 self.属性名 定义，每个实例独立拥有。
• 特点：修改一个实例的属性，不影响其他实例。

2. 类属性

• 定义：直接在类内部、所有方法外部定义，属于类本身，所有实例共享。
• 特点：修改类属性会影响所有实例（通过实例修改类属性会创建同名实例属性，需注意）。

class Student:
    # 类属性：所有学生共享的学校名称
    school = "北京大学"
    
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age

# 访问类属性（类/实例均可访问）
print(Student.school)  # 输出：北京大学
stu1 = Student("张三", 18)
print(stu1.school)     # 输出：北京大学

# 修改类属性（通过类修改）
Student.school = "清华大学"
print(stu1.school)     # 输出：清华大学

# 错误示范：通过实例修改类属性（实际创建了同名实例属性）
stu1.school = "复旦大学"
print(stu1.school)     # 输出：复旦大学（实例属性）
print(Student.school)  # 输出：清华大学（类属性未变）

三、方法：实例方法 / 类方法 / 静态方法

1. 实例方法

• 定义：第一个参数为 self，绑定实例，可访问 / 修改实例属性和类属性。
• 调用：通过实例调用（实例.方法名()），self 由解释器自动传递。

2. 类方法

• 定义：用 @classmethod 装饰，第一个参数为 cls（指代当前类），绑定类。
• 作用：操作类属性，不依赖实例，可作为 “工厂方法” 创建实例。
• 调用：类 / 实例均可调用。

3. 静态方法

• 定义：用 @staticmethod 装饰，无默认参数（self/cls），与类 / 实例无关。
• 作用：工具函数，逻辑上属于类但不依赖类 / 实例属性。
• 调用：类 / 实例均可调用。

class MathUtils:
    # 类属性
    PI = 3.1415926
    
    # 实例方法（依赖实例）
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def circle_area(self):
        return self.PI * self.radius **2
    
    # 类方法（依赖类）
    @classmethod
    def update_pi(cls, new_pi):
        cls.PI = new_pi
        print(f"PI已更新为：{cls.PI}")
    
    # 静态方法（无依赖）
    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b

# 实例方法调用
math1 = MathUtils(5)
print(math1.circle_area())  # 输出：78.539815

# 类方法调用
MathUtils.update_pi(3.14)   # 输出：PI已更新为：3.14
print(math1.circle_area())  # 输出：78.5

# 静态方法调用
print(MathUtils.add(2, 3))  # 输出：5
print(math1.add(4, 5))      # 输出：9