在学 Python OOP 之前，我在想，怎么还没到结构体，后来才恍然大悟，结构体是 C 的东西，C++ 有了类以后，（不考虑效率问题）就不需要结构体了，而 Python 也是这样，有了类，还需要结构体做什么呢？

该篇博客默认读者曾学过至少一门 OOP 语言。

Python 和 C++ 的对同一个概念的称呼的简单对照表：

Python C++
类 class 类 class
实例 instance 对象 object
方法 methods 成员函数 member functions
属性 attributes 成员变量 member variables

类和实例

类的定义：

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class Student(object): # object 表示被继承的类，如果没有继承类，就写 object

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
    
    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))

由类生成的东西，在 C++ 中叫对象 object，但是在 Python 中叫实例 instance。可能是因为 Python 的对象被用来指代东西了吧，比如类对象、方法对象。

创建 实例，并调用实例对应的关联函数（关联函数被称为实例的方法 Method）：

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bart = Student('Bart Simpson', 59)
lisa = Student('Lisa Simpson', 87)
bart.print_score()
lisa.print_score()

从第一段代码还可以看出，类的构造方法是 __init__。

另外，在定义类的时候，每个函数无论在声明、还是在使用时，都要写明第一个参数是 self（C++ 只在静态成员函数的时候需要写明）

和 C++ 不同的是，外部代码在使用对象的时候，Python 还可以创建成员：

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bart.grade = 'A'

类属性

由于 C++ 需要初始化变量，所以 C++ 类一般先是一堆变量声明，再是成员函数。

到了 Python 这里，不需要声明，直接就是几个方法，反而有点不习惯。

如果想要给类弄一个属性（类似于 C++ 的静态成员），也是可以的，而且方法也浅显易懂：

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class Student(object):
    course = 'Chinese'

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
    
    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))

类属性是可以被实例属性覆盖的。并且，如果删除了示例的属性，会还原为类属性。

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print(Student.course)       # 显示 Chinese
bart = Student('Bart', 95)
print(bart.course)          # 显示 Chinese
bart.course = 'Math'        # 示例属性覆盖类属性
print(bart.course)          # 显示 Math
print(Student.course)       # 显示 Chinese
del bart.course             # 删除示例实心
print(bart.course)          # 显示 Math

私有成员

如上，Python 并没有 C++ 一样的，必须写明对象是 public，否则就是私有 private 的。而 Python 如何在类中创造私有成员呢：

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

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

此时能够正常执行 print_score 函数，但无法访问 __name 了：

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>>> bart = Student('bart', 95)
>>> bart.print_score()
bart: 95
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

此时，如果需要获取 name、修改 name 时，就需要在类里面添加 getName 和 setName。这是面向对象编程的经典操作。

需要注意的是：

  1. 形如 __xxx__ 的变量名是特殊变量，可以直接访问；
  2. 其实也可以通过访问 _Student__name 来访问 __name，Python 解释器也只是改了一个名字。仅限从一个对象内部访问的“私有”实例变量在 Python 中并不存在。当然还是强烈建议不要访问。
  3. 大多数 Python 代码还遵循这样一个约定：带有一个下划线的名称 (例如 _spam) 应该被当作是 API 的非公有部分 (无论它是函数、方法或是数据成员)。也就是说，不应该去访问它，虽然他并不是私有成员。

继承

继承：

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class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

Dog().run()
# 输出 Animal is running...

注意：如果基类定义在另一个模块中，可以使用：

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class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

多继承

多继承的语法没什么好说的。

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class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

但是多继承涉及到的问题就挺麻烦了（C++ 对多继承问题的处理可以参考博客 C++ 面向对象——继承、派生和多态）：

  1. 如果有两个不同父类有同一个属性

你可以理解为 Python 的处理办法是深度优先、从左至右地搜索父类的属性，搜到了第一个，就不会管后面的同名属性了。简单粗暴。

真实情况比这个更复杂一些；方法解析顺序会动态改变以支持对 super() 的协同调用。 这种方式在某些其他多重继承型语言中被称为后续方法调用，它比单继承型语言中的 super 调用更强大。

  1. 如果出现了菱形关联，如同在 C++ 那篇博客题到的下图左边的情况（右边是 C++ 默认的实现）：
AMCar
AMCar

但是 Python 的 动态改变的方法解析顺序 可以保证只调用每个父类一次。（用 C++ 的话来说就是，所有基类都是虚基类 virtual base）

只调用每个父类一次，并且保持单调（即一个类可以被子类化而不影响其父类的优先顺序）

后面这句不大明白。

多态

多态，即子类重载父类的同名方法：

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class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is running...')

Dog().run()
# 输出 Dog is running...

所有函数默认都是虚函数的。

运算符重载

Python 也支持运算符重载，但是和 C++ 的不一样，C++ 可以对任意运算符进行重载，Python 只能通过重载系统给定的的对应的函数，来重载部分运算符。

方法名 重载说明 运算符调用方式
__init__ 构造函数 对象创建: X = Class(args)
__del__ 析构函数 X 对象收回
__add__/__sub__ 加减运算 X+Y，X+=Y/X-Y，X-=Y
__or__ 运算符` `
_repr__／__str__ 打印／转换 print(X)、repr(X)／str(X)
__call__ 函数调用 X(*args, **kwargs)
__getattr__ 属性引用 X.undefined
__setattr__ ,属性赋值 X.any=value
__delattr__ 属性删除 del X.any
__getattribute__ 属性获取 X.any
__getitem__ 索引运算 X[key]，X[i:j]
__setitem__ 索引赋值 X[key]，X[i:j]=sequence
__delitem__ 索引和分片删除 del X[key]，del X[i:j]
__len__ 长度 len(X)
__bool__ 布尔测试 bool(X)
__lt__，__gt__ 特定的比较 依次为X<Y，X>Y
__le__，__ge__ X<=Y，X>=Y
__eq__，__ne__ X==Y，X!=Y
__radd__ 右侧加法 other+X
__iadd__ 实地（增强的）加法 X+=Y(or else __add__)
__iter__，__next__ 迭代 I=iter(X)，next()
__contains__ 成员关系测试 item in X(X为任何可迭代对象)
__index__ 整数值 hex(X)，bin(X),  oct(X)
__enter__，__exit__ 环境管理器 with obj as var:
__get__，__set__，__delete__ 描述符属性 X.attr，X.attr=value，del X.attr
__new__ 创建 在__init__之前创建对象

更多的数学符号重载请看 Python 文档|模拟数字类型。