Python|装饰器|执行时间|递归|动态属性|静态方法和类|继承和多态|isinstance类型判断|溢出|“魔法”方法|语言基础50课：学习记录（6）-函数的高级应用、面向对象编程、进阶及应用

文章目录

系列目录
原项目地址：
第16课：函数的高级应用
- 装饰器（记录执行时间的例子）
- 递归调用
- 简单的总结
第17课：面向对象编程入门
- 类和对象
- 定义类
- 创建和使用对象
- 初始化方法
- 打印对象
- 面向对象的支柱
- 经典案例
- - 案例1：定义一个类描述数字时钟。
  - 案例2：定义一个类描述平面上的点，要求提供计算到另一个点距离的方法。
- 简单的总结
第18课：面向对象编程进阶
- 可见性和属性装饰器
访问私有属性和方法
- 动态属性
- - `__slots__`魔法
- 静态方法和类方法
- 继承和多态
- 简单的总结
第19课：面向对象编程应用
- 经典案例
- - 案例1：扑克游戏。
  - 案例2（定义抽象类）：工资结算系统。
  - 判断员工对象的类型`isinstance`
- 简单的总结
TIPS1:溢出 exit code -1073741571 (0xC00000FD)
- 解决方法（一）：
- 解决方法（二）：
- 解决方法（三）：
- - 1、VC6.0中修改堆栈大小的方法：
  - 2、Dev-C++中设置堆栈大小的方法:
  - 3、在VS中设置堆栈大小的方法：
TIPS2：format() 基本用法
- str.format()
- 填充与对齐
- 数字格式化
TIPS3:“魔法”方法__xxxx__()

系列目录

原项目地址：

Python-Core-50-Courses(https://hub.fastgit.org/jackfrued/Python-Core-50-Courses.git)

第16课：函数的高级应用

装饰器（记录执行时间的例子）

装饰器是Python中用一个函数装饰另外一个函数或类并为其提供额外功能的语法现象。装饰器本身是一个函数，它的参数是被装饰的函数或类，它的返回值是一个带有装饰功能的函数。很显然，装饰器是一个高阶函数，它的参数和返回值都是函数。下面我们先通过一个简单的例子来说明装饰器的写法和作用，假设已经有名为downlaod和upload的两个函数，分别用于文件的上传和下载，下面的代码用休眠一段随机时间的方式模拟了下载和上传需要花费的时间，并没有联网做上传下载。

import random
import timedef download(filename):print(f'开始下载{filename}.')time.sleep(random.randint(2, 6))print(f'{filename}下载完成.')def upload(filename):print(f'开始上传{filename}.')time.sleep(random.randint(4, 8))print(f'{filename}上传完成.')download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')

可以在函数开始执行的时候记录一个时间，在函数调用结束后记录一个时间，两个时间相减就可以计算出下载或上传的时间，代码如下所示。

start = time.time()
download('MySQL从删库到跑路.avi')
end = time.time()
print(f'花费时间: {end - start:.3f}秒')  #不带.3f，则输出：花费时间: 6.000285863876343秒
start = time.time()
upload('Python从入门到住院.pdf')
end = time.time()
print(f'花费时间: {end - start:.3f}秒')

重复的代码是万恶之源。我们可以把记录函数执行时间的功能封装到一个装饰器中，在有需要的地方直接使用这个装饰器就可以了，代码如下所示。

import time# 定义装饰器函数，它的参数是被装饰的函数或类
def record_time(func):# 定义一个带装饰功能（记录被装饰函数的执行时间）的函数# 因为不知道被装饰的函数有怎样的参数所以使用*args和**kwargs接收所有参数# 在Python中函数可以嵌套的定义（函数中可以再定义函数）def wrapper(*args, **kwargs):# 在执行被装饰的函数之前记录开始时间start = time.time()# 执行被装饰的函数并获取返回值result = func(*args, **kwargs)# 在执行被装饰的函数之后记录结束时间end = time.time()# 计算和显示被装饰函数的执行时间print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')# 返回被装饰函数的返回值（装饰器通常不会改变被装饰函数的执行结果）return result# 返回带装饰功能的wrapper函数return wrapper

使用上面的装饰器函数有两种方式，第一种方式就是直接调用装饰器函数，传入被装饰的函数并获得返回值，我们可以用这个返回值直接覆盖原来的函数，那么在调用时就已经获得了装饰器提供的额外的功能（记录执行时间），大家可以试试下面的代码就明白了。

download = record_time(download)
upload = record_time(upload)
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')

上面的代码中已经没有重复代码了，虽然写装饰器会花费一些心思，但是这是一个一劳永逸的骚操作，如果还有其他的函数也需要记录执行时间，按照上面的代码如法炮制即可。

在Python中，使用装饰器很有更为便捷的语法糖（编程语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能没有影响，但是使用更加方法，代码的可读性也更强，我们将其称之为“语法糖”或“糖衣语法”），可以用@装饰器函数将装饰器函数直接放在被装饰的函数上，效果跟上面的代码相同，下面是完整的代码。

import random
import timedef record_time(func):def wrapper(*args, **kwargs):start = time.time()result = func(*args, **kwargs)end = time.time()print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')return resultreturn wrapper@record_time
def download(filename):print(f'开始下载{filename}.')time.sleep(random.randint(2, 6))print(f'{filename}下载完成.')@record_time
def upload(filename):print(f'开始上传{filename}.')time.sleep(random.randint(4, 8))print(f'{filename}上传完成.')download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')

上面的代码，我们通过装饰器语法糖为download和upload函数添加了装饰器，这样调用download和upload函数时，会记录下函数的执行时间。事实上，被装饰后的download和upload函数是我们在装饰器record_time中返回的wrapper函数，调用它们其实就是在调用wrapper函数，所以拥有了记录函数执行时间的功能。

如果希望取消装饰器的作用，那么在定义装饰器函数的时候，需要做一些额外的工作。Python标准库functools模块的wraps函数也是一个装饰器，我们将它放在wrapper函数上，这个装饰器可以帮我们保留被装饰之前的函数，这样在需要取消装饰器时，可以通过被装饰函数的__wrapped__属性获得被装饰之前的函数。

import random
import timefrom functools import wrapsdef record_time(func):@wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):start = time.time()result = func(*args, **kwargs)end = time.time()print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')return resultreturn wrapper@record_time
def download(filename):print(f'开始下载{filename}.')time.sleep(random.randint(2, 6))print(f'{filename}下载完成.')@record_time
def upload(filename):print(f'开始上传{filename}.')time.sleep(random.randint(4, 8))print(f'{filename}上传完成.')download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
# 取消装饰器
download.__wrapped__('MySQL必知必会.pdf')
upload = upload.__wrapped__
upload('Python从新手到大师.pdf')

装饰器函数本身也可以参数化，简单的说就是通过我们的装饰器也是可以通过调用者传入的参数来定制的，这个知识点我们在后面用到它的时候再为大家讲解。

递归调用

Python中允许函数嵌套定义，也允许函数之间相互调用，而且一个函数还可以直接或间接的调用自身。函数自己调用自己称为递归调用，那么递归调用有什么用处呢？现实中，有很多问题的定义本身就是一个递归定义，例如我们之前讲到的阶乘，非负整数N的阶乘是N乘以N-1的阶乘，即$ N! = N \times (N-1)! $，定义的左边和右边都出现了阶乘的概念，所以这是一个递归定义。既然如此，我们可以使用递归调用的方式来写一个求阶乘的函数，代码如下所示。

def fac(num):if num in (0, 1):return 1return num * fac(num - 1)

上面的代码中，fac函数中又调用了fac函数，这就是所谓的递归调用。代码第2行的if条件叫做递归的收敛条件，简单的说就是什么时候要结束函数的递归调用，在计算阶乘时，如果计算到0或1的阶乘，就停止递归调用，直接返回1；代码第4行的num * fac(num - 1)是递归公式，也就是阶乘的递归定义。下面，我们简单的分析下，如果用fac(5)计算5的阶乘，整个过程会是怎样的。

# 递归调用函数入栈
# 5 * fac(4)
# 5 * (4 * fac(3))
# 5 * (4 * (3 * fac(2)))
# 5 * (4 * (3 * (2 * fac(1))))
# 停止递归函数出栈
# 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
# 5 * (4 * (3 * 2))
# 5 * (4 * 6)
# 5 * 24
# 120
print(fac(5))    # 120

注意，函数调用会通过内存中称为“栈”（stack）的数据结构来保存当前代码的执行现场，函数调用结束后会通过这个栈结构恢复之前的执行现场。栈是一种先进后出的数据结构，这也就意味着最早入栈的函数最后才会返回，而最后入栈的函数会最先返回。例如调用一个名为a的函数，函数a的执行体中又调用了函数b，函数b的执行体中又调用了函数c，那么最先入栈的函数是a，最先出栈的函数是c。每进入一个函数调用，栈就会增加一层栈帧（stack frame），栈帧就是我们刚才提到的保存当前代码执行现场的结构；每当函数调用结束后，栈就会减少一层栈帧。通常，内存中的栈空间很小，因此递归调用的次数如果太多，会导致栈溢出（stack overflow），所以递归调用一定要确保能够快速收敛。我们可以尝试执行fac(5000)，看看是不是会提示RecursionError错误，错误消息为：maximum recursion depth exceeded in comparison（超出最大递归深度），其实就是发生了栈溢出。

我们使用的Python官方解释器，默认将函数调用的栈结构最大深度设置为1000层。如果超出这个深度，就会发生上面说的RecursionError。当然，我们可以使用sys模块的setrecursionlimit函数来改变递归调用的最大深度，例如：sys.setrecursionlimit(10000)，这样就可以让上面的fac(5000)顺利执行出结果，但是我们不建议这样做，因为让递归快速收敛才是我们应该做的事情，否则就应该考虑使用循环递推而不是递归。

#当提示：[Previous line repeated 2986 more times]File "<ipython-input-2-b5c4919904f5>", line 2, in facif num in (0, 1):
RecursionError: maximum recursion depth exceeded in comparison
#修改堆栈限制（程序能执行，但溢出为依然存在）：
sys.setrecursionlimit(10000)
#可以执行，但无结果
fac(5000)
#提示： -1073741571 (0xC00000FD) 也是堆栈溢出的意思
Process finished with exit code -1073741571 (0xC00000FD)

再举一个之前讲过的生成斐波那契数列的例子，因为斐波那契数列前两个数都是1，从第3个数开始，每个数是前两个数相加的和，可以记为f(n) = f(n - 1) + f(n - 2)，很显然这又是一个递归的定义，所以我们可以用下面的递归调用函数来计算第n个斐波那契数。

def fib(n):if n in (1, 2):return 1return fib(n - 1) + fib(n - 2)# 打印前20个斐波那契数
for i in range(1, 21):print(fib(i))

需要提醒大家，上面计算斐波那契数的代码虽然看起来非常简单明了，但执行性能是比较糟糕的，原因大家可以自己思考一下，更好的做法还是之前讲过的使用循环递推的方式，代码如下所示。

def fib(n):a, b = 0, 1for _ in range(n):a, b = b, a + breturn a# 打印前20个斐波那契数
for i in range(1, 21):print(fib(i))

简单的总结

装饰器是Python中的特色语法，可以通过装饰器来增强现有的函数，这是一种非常有用的编程技巧。一些复杂的问题用函数递归调用的方式写起来真的很简单，但是函数的递归调用一定要注意收敛条件和递归公式，找到递归公式才有机会使用递归调用，而收敛条件确定了递归什么时候停下来。函数调用通过内存中的栈空间来保存现场和恢复现场，栈空间通常都很小，所以递归如果不能迅速收敛，很可能会引发栈溢出错误，从而导致程序的崩溃。

第17课：面向对象编程入门

面向对象编程是一种非常流行的编程范式（programming paradigm），所谓编程范式就是程序设计的方法论，简单的说就是程序员对程序的认知和理解以及他们编写代码的方式。

在前面的课程中，我们说过“程序是指令的集合”，运行程序时，程序中的语句会变成一条或多条指令，然后由CPU（中央处理器）去执行。为了简化程序的设计，我们又讲到了函数，把相对独立且经常重复使用的代码放置到函数中，在需要使用这些代码的时候调用函数即可。如果一个函数的功能过于复杂和臃肿，我们又可以进一步将函数进一步拆分为多个子函数来降低系统的复杂性。

不知大家是否发现，我们的编程工作其实是写程序的人按照计算机的工作方式通过代码控制机器完成任务。但是，计算机的工作方式与人类正常的思维模式是不同的，如果编程就必须抛弃人类正常的思维方式去迎合计算机，编程的乐趣就少了很多，而“每个人都应该学习编程”的豪言壮语也就只能喊喊口号而已。这里，我想说的并不是我们不能按照计算机的工作方式去编写代码，但是当我们需要开发一个复杂的系统时，这种方式会让代码过于复杂，从而导致开发和维护工作都变得举步维艰。

随着软件复杂性的增加，编写正确可靠的代码会变成了一项极为艰巨的任务，这也是很多人都坚信“软件开发是人类改造世界所有活动中最为复杂的活动”的原因。如何用程序描述复杂系统和解决复杂问题，就成为了所有程序员必须要思考和直面的问题。诞生于上世纪70年代的Smalltalk语言让软件开发者看到了希望，因为它引入了一种新的编程范式叫面向对象编程。在面向对象编程的世界里，程序中的数据和操作数据的函数是一个逻辑上的整体，我们称之为对象，对象可以接收消息，解决问题的方法就是创建对象并向对象发出各种各样的消息；通过消息传递，程序中的多个对象可以协同工作，这样就能构造出复杂的系统并解决现实中的问题。当然，面向对象编程的雏形还可以向前追溯到更早期的Simula语言，但这不是我们现在要讨论的重点。

说明： 今天我们使用的很多高级程序设计语言都支持面向对象编程，但是面向对象编程也不是解决软件开发中所有问题的“银弹”，或者说在软件开发这个行业目前还找不到这种所谓的“银弹”。关于这个问题，大家可以参考IBM360系统之父弗雷德里克·布鲁克斯所发表的论文《没有银弹：软件工程的本质性与附属性工作》或软件工程的经典著作《人月神话》一书。

类和对象

如果要用一句话来概括面向对象编程，我认为下面的说法是相当精辟和准确的。

面向对象编程：把一组数据和处理数据的方法组成对象，把行为相同的对象归纳为类，通过封装隐藏对象的内部细节，通过继承实现类的特化和泛化，通过多态实现基于对象类型的动态分派。

这句话对初学者来说可能不那么容易理解，但是我可以先为大家圈出几个关键词：对象（object）、类（class）、封装（encapsulation）、继承（inheritance）、多态（polymorphism）。

我们先说说类和对象这两个词。在面向对象编程中，类是一个抽象的概念，对象是一个具体的概念。我们把同一类对象的共同特征抽取出来就是一个类，比如我们经常说的人类，这是一个抽象概念，而我们每个人就是人类的这个抽象概念下的实实在在的存在，也就是一个对象。简而言之，类是对象的蓝图和模板，对象是类的实例，是可以接受消息的实体。

在面向对象编程的世界中，一切皆为对象，对象都有属性和行为，每个对象都是独一无二的，而且对象一定属于某个类。对象的属性是对象的静态特征，对象的行为是对象的动态特征。按照上面的说法，如果我们把拥有共同特征的对象的属性和行为都抽取出来，就可以定义出一个类。

定义类

在Python中，可以使用class关键字加上类名来定义类，通过缩进我们可以确定类的代码块，就如同定义函数那样。在类的代码块中，我们需要写一些函数，我们说过类是一个抽象概念，那么这些函数就是我们对一类对象共同的动态特征的提取。写在类里面的函数我们通常称之为方法，方法就是对象的行为，也就是对象可以接收的消息。方法的第一个参数通常都是self，它代表了接收这个消息的对象本身。

class Student:def study(self, course_name):print(f'学生正在学习{course_name}.')def play(self):print(f'学生正在玩游戏.')

创建和使用对象

在我们定义好一个类之后，可以使用构造器语法来创建对象，代码如下所示。

stu1 = Student()
stu2 = Student()
print(stu1)    # <__main__.Student object at 0x10ad5ac50>
print(stu2)    # <__main__.Student object at 0x10ad5acd0>
print(hex(id(stu1)), hex(id(stu2)))    # 0x10ad5ac50 0x10ad5acd0

在类的名字后跟上圆括号就是所谓的构造器语法，上面的代码创建了两个学生对象，一个赋值给变量stu1，一个复制给变量stu2。当我们用print函数打印stu1和stu2两个变量时，我们会看到输出了对象在内存中的地址（十六进制形式），跟我们用id函数查看对象标识获得的值是相同的。现在我们可以告诉大家，我们定义的变量其实保存的是一个对象在内存中的逻辑地址（位置），通过这个逻辑地址，我们就可以在内存中找到这个对象。所以stu3 = stu2这样的赋值语句并没有创建新的对象，只是用一个新的变量保存了已有对象的地址。

接下来，我们尝试给对象发消息，即调用对象的方法。刚才的Student类中我们定义了study和play两个方法，两个方法的第一个参数self代表了接收消息的学生对象，study方法的第二个参数是学习的课程名称。Python中，给对象发消息有两种方式，请看下面的代码。

# 通过“类.方法”调用方法，第一个参数是接收消息的对象，第二个参数是学习的课程名称
Student.study(stu1, 'Python程序设计')    # 学生正在学习Python程序设计.
# 通过“对象.方法”调用方法，点前面的对象就是接收消息的对象，只需要传入第二个参数
stu1.study('Python程序设计')             # 学生正在学习Python程序设计.Student.play(stu2)    # 学生正在玩游戏.
stu2.play()           # 学生正在玩游戏.

初始化方法

大家可能已经注意到了，刚才我们创建的学生对象只有行为没有属性，如果要给学生对象定义属性，我们可以修改Student类，为其添加一个名为__init__的方法。在我们调用Student类的构造器创建对象时，首先会在内存中获得保存学生对象所需的内存空间，然后通过自动执行__init__方法，完成对内存的初始化操作，也就是把数据放到内存空间中。所以我们可以通过给Student类添加__init__方法的方式为学生对象指定属性，同时完成对属性赋初始值的操作，正因如此，__init__方法通常也被称为初始化方法。

我们对上面的Student类稍作修改，给学生对象添加name（姓名）和age（年龄）两个属性。

class Student:"""学生"""def __init__(self, name, age):"""初始化方法"""self.name = nameself.age = agedef study(self, course_name):"""学习"""print(f'{self.name}正在学习{course_name}.')def play(self):"""玩耍"""print(f'{self.name}正在玩游戏.')

修改刚才创建对象和给对象发消息的代码，重新执行一次，看看程序的执行结果有什么变化。

# 由于初始化方法除了self之外还有两个参数
# 所以调用Student类的构造器创建对象时要传入这两个参数
stu1 = Student('骆昊', 40)
stu2 = Student('王大锤', 15)
stu1.study('Python程序设计')    # 骆昊正在学习Python程序设计.
stu2.play()                    # 王大锤正在玩游戏.

打印对象

上面我们通过__init__方法在创建对象时为对象绑定了属性并赋予了初始值。在Python中，以两个下划线__（读作“dunder”）开头和结尾的方法通常都是有特殊用途和意义的方法，我们一般称之为魔术方法或魔法方法。如果我们在打印对象的时候不希望看到对象的地址而是看到我们自定义的信息，可以通过在类中放置__repr__魔术方法来做到，该方法返回的字符串就是用print函数打印对象的时候会显示的内容，代码如下所示。

class Student:"""学生"""def __init__(self, name, age):"""初始化方法"""self.name = nameself.age = agedef study(self, course_name):"""学习"""print(f'{self.name}正在学习{course_name}.')def play(self):"""玩耍"""print(f'{self.name}正在玩游戏.')def __repr__(self):return f'{self.name}: {self.age}'stu1 = Student('骆昊', 40)
print(stu1)        # 骆昊: 40
students = [stu1, Student('李元芳', 36), Student('王大锤', 25)]
print(students)    # [骆昊: 40, 李元芳: 36, 王大锤: 25]

面向对象的支柱

面向对象编程有三大支柱，：封装、继承和多态。隐藏一切可以隐藏的实现细节，只向外界暴露简单的调用接口。我们在类中定义的对象方法其实就是一种封装，这种封装可以让我们在创建对象之后，只需要给对象发送一个消息就可以执行方法中的代码，也就是说我们在只知道方法的名字和参数（方法的外部视图），不知道方法内部实现细节（方法的内部视图）的情况下就完成了对方法的使用。

举一个例子，假如要控制一个机器人帮我倒杯水，如果不使用面向对象编程，不做任何的封装，那么就需要向这个机器人发出一系列的指令，如站起来、向左转、向前走5步、拿起面前的水杯、向后转、向前走10步、弯腰、放下水杯、按下出水按钮、等待10秒、松开出水按钮、拿起水杯、向右转、向前走5步、放下水杯等，才能完成这个简单的操作，想想都觉得麻烦。按照面向对象编程的思想，我们可以将倒水的操作封装到机器人的一个方法中，当需要机器人帮我们倒水的时候，只需要向机器人对象发出倒水的消息就可以了，这样做不是更好吗？

在很多场景下，面向对象编程其实就是一个三步走的问题。第一步定义类，第二步创建对象，第三步给对象发消息。当然，有的时候我们是不需要第一步的，因为我们想用的类可能已经存在了。之前我们说过，Python内置的list、set、dict其实都不是函数而是类，如果要创建列表、集合、字典对象，我们就不用自定义类了。当然，有的类并不是Python标准库中直接提供的，它可能来自于第三方的代码，如何安装和使用三方代码在后续课程中会进行讨论。在某些特殊的场景中，我们会用到名为“内置对象”的对象，所谓“内置对象”就是说上面三步走的第一步和第二步都不需要了，因为类已经存在而且对象已然创建过了，直接向对象发消息就可以了，这也就是我们常说的“开箱即用”。

经典案例

案例1：定义一个类描述数字时钟。

import time# 定义数字时钟类
class Clock(object):"""数字时钟"""def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):"""初始化方法:param hour: 时:param minute: 分:param second: 秒"""self.hour = hourself.min = minuteself.sec = seconddef run(self):"""走字"""self.sec += 1if self.sec == 60:self.sec = 0self.min += 1if self.min == 60:self.min = 0self.hour += 1if self.hour == 24:self.hour = 0def show(self):"""显示时间,以0补齐2位，右对齐"""return f'{self.hour:0>2d}:{self.min:0>2d}:{self.sec:0>2d}'# 创建时钟对象
clock = Clock(23, 59, 58)
while True:# 给时钟对象发消息读取时间print(clock.show())# 休眠1秒钟time.sleep(1)# 给时钟对象发消息使其走字clock.run()

案例2：定义一个类描述平面上的点，要求提供计算到另一个点距离的方法。

class Point(object):"""屏面上的点"""def __init__(self, x=0, y=0):"""初始化方法:param x: 横坐标:param y: 纵坐标"""self.x, self.y = x, ydef distance_to(self, other):"""计算与另一个点的距离:param other: 另一个点"""dx = self.x - other.xdy = self.y - other.yreturn (dx * dx + dy * dy) ** 0.5def __str__(self):return f'({self.x}, {self.y})'p1 = Point(3, 5)
p2 = Point(6, 9)
print(p1, p2)
print(p1.distance_to(p2))

简单的总结

面向对象编程是一种非常流行的编程范式，除此之外还有指令式编程、函数式编程等编程范式。由于现实世界是由对象构成的，而对象是可以接收消息的实体，所以面向对象编程更符合人类正常的思维习惯。类是抽象的，对象是具体的，有了类就能创建对象，有了对象就可以接收消息，这就是面向对象编程的基础。定义类的过程是一个抽象的过程，找到对象公共的属性属于数据抽象，找到对象公共的方法属于行为抽象。抽象的过程是一个仁者见仁智者见智的过程，对同一类对象进行抽象可能会得到不同的结果。

第18课：面向对象编程进阶

可见性和属性装饰器

在很多面向对象编程语言中，对象的属性通常会被设置为私有（private）或受保护（protected）的成员，简单的说就是不允许直接访问这些属性；对象的方法通常都是公开的（public），因为公开的方法是对象能够接受的消息，也是对象暴露给外界的调用接口，这就是所谓的访问可见性。在Python中，可以通过给对象属性名添加前缀下划线的方式来说明属性的访问可见性，例如，可以用__name表示一个私有属性，__name表示一个受保护属性，代码如下所示。

class Student:def __init__(self, name, age):self.__name = nameself.__age = agedef study(self, course_name):print(f'{self.__name}正在学习{course_name}.')stu = Student('王大锤', 20)
stu.study('Python程序设计')
print(stu.__name)

上面代码的最后一行会引发AttributeError（属性错误）异常，异常消息为：'Student' object has no attribute '__name'。由此可见，以__开头的属性__name是私有的，在类的外面无法直接访问，但是类里面的study方法中可以通过self.__name访问该属性。

访问私有属性和方法

需要提醒大家的是，Python并没有从语法上严格保证私有属性的私密性，它只是给私有的属性和方法换了一个名字来阻挠对它们的访问，事实上如果你知道更换名字的规则仍然可以访问到它们，我们可以对上面的代码稍作修改就可以访问到私有的属性。

class Student:def __init__(self, name, age):self.__name = nameself.__age = agedef study(self, course_name):print(f'{self.__name}正在学习{course_name}.')stu = Student('王大锤', 20)
stu.study('Python程序设计')
print(stu._Student__name, stu._Student__age)

Python中有一句名言：“We are all consenting adults here”（大家都是成年人）。Python语言的设计者认为程序员要为自己的行为负责，而不是由Python语言本身来严格限制访问可见性，而大多数的程序员都认为开放比封闭要好，把对象的属性私有化并不是编程语言必须的东西，所以Python并没有从语法上做出最严格的限定。

Python中可以通过property装饰器为“私有”属性提供读取和修改的方法，之前我们提到过，装饰器通常会放在类、函数或方法的声明之前，通过一个@符号表示将装饰器应用于类、函数或方法。

class Student:def __init__(self, name, age):self.__name = nameself.__age = age# 属性访问器(getter方法) - 获取__name属性@propertydef name(self):return self.__name# 属性修改器(setter方法) - 修改__name属性@name.setterdef name(self, name):# 如果name参数不为空就赋值给对象的__name属性# 否则将__name属性赋值为'无名氏'，有两种写法# self.__name = name if name else '无名氏'self.__name = name or '无名氏'@propertydef age(self):return self.__agestu = Student('王大锤', 20)
print(stu.name, stu.age)    # 王大锤 20
stu.name = '' #赋值操作执行stu的setter方法
print(stu.name)    # 无名氏
# stu.age = 30     # AttributeError: can't set attribute

在实际项目开发中，我们并不经常使用私有属性，属性装饰器的使用也比较少，所以上面的知识点大家简单了解一下就可以了。

动态属性

Python是一门动态语言，维基百科对动态语言的解释是：“在运行时可以改变其结构的语言，例如新的函数、对象、甚至代码可以被引进，即：不预先定义也可以增加属性。已有的函数可以被删除或是其他结构上的变化。动态语言非常灵活，目前流行的Python和JavaScript都是动态语言，除此之外如PHP、Ruby等也都属于动态语言，而C、C++等语言则不属于动态语言”。

在Python中，我们可以动态为对象添加属性，这是Python作为动态类型语言的一项特权，代码如下所示。需要提醒大家的是，对象的方法其实本质上也是对象的属性，如果给对象发送一个无法接收的消息，引发的异常仍然是AttributeError。

class Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agestu = Student('王大锤', 20)
# 为Student对象动态添加sex属性
stu.sex = '男'
print(stu.sex)  #男

`slots`魔法

如果不希望在使用对象时动态的为对象添加属性，可以使用Python的__slots__魔法。对于Student类来说，可以在类中指定__slots__ = ('name', 'age')，这样Student类的对象只能有name和age属性，如果想动态添加其他属性将会引发异常，代码如下所示。

class Student:__slots__ = ('name', 'age')def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agestu = Student('王大锤', 20)
# AttributeError: 'Student' object has no attribute 'sex'
stu.sex = '男' #提示：AttributeError: 'Student' object has no attribute 'sex'

静态方法和类方法

之前我们在类中定义的方法都是对象方法，换句话说这些方法都是对象可以接收的消息。除了对象方法之外，类中还可以有静态方法和类方法，这两类方法是发给类的消息，二者并没有实质性的区别。在面向对象的世界里，一切皆为对象，我们定义的每一个类其实也是一个对象，而静态方法和类方法就是发送给类对象的消息。那么，什么样的消息会直接发送给类对象呢？

举一个例子，定义一个三角形类，通过传入三条边的长度来构造三角形，并提供计算周长和面积的方法。计算周长和面积肯定是三角形对象的方法，这一点毫无疑问。但是在创建三角形对象时，传入的三条边长未必能构造出三角形，为此我们可以先写一个方法来验证给定的三条边长是否可以构成三角形，这种方法很显然就不是对象方法，因为在调用这个方法时三角形对象还没有创建出来。我们可以把这类方法设计为静态方法或类方法，也就是说这类方法不是发送给三角形对象的消息，而是发送给三角形类的消息，代码如下所示。

class Triangle(object):"""三角形类"""def __init__(self, a, b, c):"""初始化方法"""self.a = aself.b = bself.c = c@staticmethoddef is_valid(a, b, c):"""判断三条边长能否构成三角形(静态方法)"""return a + b > c and b + c > a and a + c > b# @classmethod# def is_valid(cls, a, b, c):#     """判断三条边长能否构成三角形(类方法)"""#     return a + b > c and b + c > a and a + c > bdef perimeter(self):"""计算周长"""return self.a + self.b + self.cdef area(self):"""计算面积"""p = self.perimeter() / 2return (p * (p - self.a) * (p - self.b) * (p - self.c)) ** 0.5

上面的代码使用staticmethod装饰器声明了is_valid方法是Triangle类的静态方法，如果要声明类方法，可以使用classmethod装饰器。可以直接使用类名.方法名的方式来调用静态方法和类方法，二者的区别在于，类方法的第一个参数是类对象本身，而静态方法则没有这个参数。简单的总结一下，对象方法、类方法、静态方法都可以通过类名.方法名的方式来调用，区别在于方法的第一个参数到底是普通对象还是类对象，还是没有接受消息的对象。静态方法通常也可以直接写成一个独立的函数，因为它并没有跟特定的对象绑定。

继承和多态

面向对象的编程语言支持在已有类的基础上创建新类，从而减少重复代码的编写。提供继承信息的类叫做父类（超类、基类），得到继承信息的类叫做子类（派生类、衍生类）。例如，我们定义一个学生类和一个老师类，我们会发现他们有大量的重复代码，而这些重复代码都是老师和学生作为人的公共属性和行为，所以在这种情况下，我们应该先定义人类，再通过继承，从人类派生出老师类和学生类，代码如下所示。

class Person:"""人类"""def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef eat(self):print(f'{self.name}正在吃饭.')def sleep(self):print(f'{self.name}正在睡觉.')class Student(Person):"""学生类"""def __init__(self, name, age):# super(Student, self).__init__(name, age)super().__init__(name, age)def study(self, course_name):print(f'{self.name}正在学习{course_name}.')class Teacher(Person):"""老师类"""def __init__(self, name, age, title):# super(Teacher, self).__init__(name, age)super().__init__(name, age)self.title = titledef teach(self, course_name):print(f'{self.name}{self.title}正在讲授{course_name}.')stu1 = Student('白元芳', 21)
stu2 = Student('狄仁杰', 22)
teacher = Teacher('武则天', 35, '副教授')
stu1.eat()
stu2.sleep()
teacher.teach('Python程序设计')
stu1.study('Python程序设计')

继承的语法是在定义类的时候，在类名后的圆括号中指定当前类的父类。如果定义一个类的时候没有指定它的父类是谁，那么默认的父类是object类。object类是Python中的顶级类，这也就意味着所有的类都是它的子类，要么直接继承它，要么间接继承它。Python语言允许多重继承，也就是说一个类可以有一个或多个父类，关于多重继承的问题我们在后面会有更为详细的讨论。在子类的初始化方法中，我们可以通过super().__init__()来调用父类初始化方法，super函数是Python内置函数中专门为获取当前对象的父类对象而设计的。从上面的代码可以看出，子类除了可以通过继承得到父类提供的属性和方法外，还可以定义自己特有的属性和方法，所以子类比父类拥有的更多的能力。在实际开发中，我们经常会用子类对象去替换掉一个父类对象，这是面向对象编程中一个常见的行为，也叫做“里氏替换原则”（Liskov Substitution Principle）。

子类继承父类的方法后，还可以对方法进行重写（重新实现该方法），不同的子类可以对父类的同一个方法给出不同的实现版本，这样的方法在程序运行时就会表现出多态行为（调用相同的方法，做了不同的事情）。多态是面向对象编程中最精髓的部分，当然也是对初学者来说最难以理解和灵活运用的部分，我们会在下一节课中用专门的例子来讲解多态这个知识点。

简单的总结

Python是动态语言，Python中的对象可以动态的添加属性。在面向对象的世界中，一切皆为对象，我们定义的类也是对象，所以类也可以接收消息，对应的方法是类方法或静态方法。通过继承，我们可以从已有的类创建新类，实现对已有类代码的复用。

第19课：面向对象编程应用

面向对象编程对初学者来说不难理解但很难应用，虽然我们为大家总结过面向对象的三步走方法（定义类、创建对象、给对象发消息），但是说起来容易做起来难。大量的编程练习和阅读优质的代码可能是这个阶段最能够帮助到大家的两件事情。接下来我们还是通过经典的案例来剖析面向对象编程的知识，同时也通过这些案例为大家讲解如何运用之前学过的Python知识。

经典案例

案例1：扑克游戏。

说明：简单起见，我们的扑克只有52张牌（没有大小王），游戏需要将52张牌发到4个玩家的手上，每个玩家手上有13张牌，按照黑桃、红心、草花、方块的顺序和点数从小到大排列，暂时不实现其他的功能。

使用面向对象编程方法，首先需要从问题的需求中找到对象并抽象出对应的类，此外还要找到对象的属性和行为。当然，这件事情并不是特别困难，我们可以从需求的描述中找出名词和动词，名词通常就是对象或者是对象的属性，而动词通常是对象的行为。扑克游戏中至少应该有三类对象，分别是牌、扑克和玩家，牌、扑克、玩家三个类也并不是孤立的。类和类之间的关系可以粗略的分为is-a关系（继承）、has-a关系（关联）和use-a关系（依赖）。很显然扑克和牌是has-a关系，因为一副扑克有（has-a）52张牌；玩家和牌之间不仅有关联关系还有依赖关系，因为玩家手上有（has-a）牌而且玩家使用了（use-a）牌。

牌的属性显而易见，有花色和点数。我们可以用0到3的四个数字来代表四种不同的花色，但是这样的代码可读性会非常糟糕，因为我们并不知道黑桃、红心、草花、方块跟0到3的数字的对应关系。如果一个变量的取值只有有限多个选项，我们可以使用枚举。与C、Java等语言不同的是，Python中没有声明枚举类型的关键字，但是可以通过继承enum模块的Enum类来创建枚举类型，代码如下所示。

from enum import Enumclass Suite(Enum):"""花色(枚举)"""SPADE, HEART, CLUB, DIAMOND = range(4)

通过上面的代码可以看出，定义枚举类型其实就是定义符号常量，如SPADE、HEART等。每个符号常量都有与之对应的值，这样表示黑桃就可以不用数字0，而是用Suite.SPADE；同理，表示方块可以不用数字3，而是用Suite.DIAMOND。注意，使用符号常量肯定是优于使用字面常量的，因为能够读懂英文就能理解符号常量的含义，代码的可读性会提升很多。Python中的枚举类型是可迭代类型，简单的说就是可以将枚举类型放到for-in循环中，依次取出每一个符号常量及其对应的值，如下所示。

for suite in Suite:print(f'{suite}: {suite.value}')
# Suite.SPADE: 0
# Suite.HEART: 1
# Suite.CLUB: 2
# Suite.DIAMOND: 3

接下来我们可以定义牌类。

class Card:"""牌"""def __init__(self, suite, face):self.suite = suiteself.face = facedef __repr__(self):suites = '♠♥♣♦'#这里第一个字符为空，是为了将A~K与1-13对应，方便后续调用faces = ['', 'A', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '10', 'J', 'Q', 'K']# 根据牌的花色和点数取到对应的字符return f'{suites[self.suite.value]}{faces[self.face]}'

可以通过下面的代码来测试下Card类。

card1 = Card(Suite.SPADE, 5)
card2 = Card(Suite.HEART, 13)
print(card1, card2)    # ♠5 ♥K

接下来我们定义扑克类。

import randomclass Poker:"""扑克"""def __init__(self):# 通过列表的生成式语法创建一个装52张牌的列表self.cards = [Card(suite, face) for suite in Suitefor face in range(1, 14)]# current属性表示发牌的位置self.current = 0def shuffle(self):"""洗牌"""self.current = 0# 通过random模块的shuffle函数实现列表的随机乱序random.shuffle(self.cards)def deal(self):"""发牌"""card = self.cards[self.current]self.current += 1return card@propertydef has_next(self):"""还有没有牌可以发"""return self.current < len(self.cards)

可以通过下面的代码来测试下Poker类。

poker = Poker()
poker.shuffle()
print(poker.cards)

定义玩家类。

class Player:"""玩家"""def __init__(self, name):self.name = nameself.cards = []def get_one(self, card):"""摸牌"""self.cards.append(card)def arrange(self):self.cards.sort()

创建四个玩家并将牌发到玩家的手上。

poker = Poker()
poker.shuffle()
players = [Player('东邪'), Player('西毒'), Player('南帝'), Player('北丐')]
for _ in range(13):for player in players:player.get_one(poker.deal())
for player in players:player.arrange()print(f'{player.name}: ', end='')print(player.cards)

执行上面的代码会在player.arrange()那里出现异常，因为Player的arrange方法使用了列表的sort对玩家手上的牌进行排序，排序需要比较两个Card对象的大小，而<运算符又不能直接作用于Card类型，所以就出现了TypeError异常，异常消息为：'<' not supported between instances of 'Card' and 'Card'。

为了解决这个问题，我们可以对Card类的代码稍作修改，使得两个Card对象可以直接用<进行大小的比较。这里用到技术叫运算符重载，Python中要实现对<运算符的重载，需要在类中添加一个名为__lt__的魔术方法。很显然，魔术方法__lt__中的lt是英文单词“less than”的缩写，以此类推，魔术方法__gt__对应>运算符，魔术方法__le__对应<=运算符，__ge__对应>=运算符，__eq__对应==运算符，__ne__对应!=运算符。

修改后的Card类代码如下所示。

class Card:"""牌"""def __init__(self, suite, face):self.suite = suiteself.face = facedef __repr__(self):suites = '♠♥♣♦'faces = ['', 'A', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '10', 'J', 'Q', 'K']# 根据牌的花色和点数取到对应的字符return f'{suites[self.suite.value]}{faces[self.face]}'def __lt__(self, other):# 花色相同比较点数的大小if self.suite == other.suite:return self.face < other.face# 花色不同比较花色对应的值return self.suite.value < other.suite.value

说明： 大家可以尝试在上面代码的基础上写一个简单的扑克游戏，如21点游戏（Black Jack），游戏的规则可以自己在网上找一找。

案例2（定义抽象类）：工资结算系统。

要求：某公司有三种类型的员工，分别是部门经理、程序员和销售员。需要设计一个工资结算系统，根据提供的员工信息来计算员工的月薪。其中，部门经理的月薪是固定15000元；程序员按工作时间（以小时为单位）支付月薪，每小时200元；销售员的月薪由1800元底薪加上销售额5%的提成两部分构成。

通过对上述需求的分析，可以看出部门经理、程序员、销售员都是员工，有相同的属性和行为，那么我们可以先设计一个名为Employee的父类，再通过继承的方式从这个父类派生出部门经理、程序员和销售员三个子类。很显然，后续的代码不会创建Employee 类的对象，因为我们需要的是具体的员工对象，所以这个类可以设计成专门用于继承的抽象类。Python中没有定义抽象类的关键字，但是可以通过abc模块中名为ABCMeta 的元类来定义抽象类。关于元类的知识，后面的课程中会有专门的讲解，这里不用太纠结这个概念，记住用法即可。

from abc import ABCMeta, abstractmethodclass Employee(metaclass=ABCMeta):"""员工"""def __init__(self, name):self.name = name@abstractmethoddef get_salary(self):"""结算月薪"""pass

在上面的员工类中，有一个名为get_salary的方法用于结算月薪，但是由于还没有确定是哪一类员工，所以结算月薪虽然是员工的公共行为但这里却没有办法实现。对于暂时无法实现的方法，我们可以使用abstractmethod装饰器将其声明为抽象方法，所谓抽象方法就是只有声明没有实现的方法，声明这个方法是为了让子类去重写这个方法。接下来的代码展示了如何从员工类派生出部门经理、程序员、销售员这三个子类以及子类如何重写父类的抽象方法。

class Manager(Employee):"""部门经理"""def get_salary(self):return 15000.0class Programmer(Employee):"""程序员"""def __init__(self, name, working_hour=0):super().__init__(name)self.working_hour = working_hourdef get_salary(self):return 200 * self.working_hourclass Salesman(Employee):"""销售员"""def __init__(self, name, sales=0):super().__init__(name)self.sales = salesdef get_salary(self):return 1800 + self.sales * 0.05

上面的Manager、Programmer、Salesman三个类都继承自Employee，三个类都分别重写了get_salary方法。重写就是子类对父类已有的方法重新做出实现。相信大家已经注意到了，三个子类中的get_salary各不相同，所以这个方法在程序运行时会产生多态行为，多态简单的说就是调用相同的方法，不同的子类对象做不同的事情。

判断员工对象的类型`isinstance`

我们通过下面的代码来完成这个工资结算系统，由于程序员和销售员需要分别录入本月的工作时间和销售额，所以在下面的代码中我们使用了Python内置的isinstance函数来判断员工对象的类型。我们之前讲过的type函数也能识别对象的类型，但是isinstance函数更加强大，因为它可以判断出一个对象是不是某个继承结构下的子类型，你可以简答的理解为type函数是对对象类型的精准匹配，而isinstance函数是对对象类型的模糊匹配。

emps = [Manager('刘备'), Programmer('诸葛亮'), Manager('曹操'),Programmer('荀彧'), Salesman('吕布'), Programmer('张辽'),
]
for emp in emps:if isinstance(emp, Programmer):emp.working_hour = int(input(f'请输入{emp.name}本月工作时间: '))elif isinstance(emp, Salesman):emp.sales = float(input(f'请输入{emp.name}本月销售额: '))print(f'{emp.name}本月工资为: ￥{emp.get_salary():.2f}元')

简单的总结

面向对象的编程思想非常的好，也符合人类的正常思维习惯，但是要想灵活运用面向对象编程中的抽象、封装、继承、多态需要长时间的积累和沉淀，这件事情无法一蹴而就，属于“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”的东西。

TIPS1:溢出 exit code -1073741571 (0xC00000FD)

参考：解决报错Process finished with exit code -1073741571 (0xC00000FD),修改栈大小
运行程序时程序意外终止，并返回提示：
Process finished with exit code -1073741571 (0xC00000FD)

导致的原因是StackOverflow（栈区溢出）

在一般情况下，　不同平台默认栈大小如下(仅供参考)
SunOS/Solaris 8172K bytes (Shared Version)
Linux 10240K bytes
Windows 1024K bytes (Release Version)
AIX 65536K bytes

解决方法（一）：

如果是由于递归调用导致栈溢出，可通过尾递归优化。

尾递归是指，在函数返回的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。这样，编译器或者解释器就可以把尾递归做优化，使递归本身无论调用多少次，都只占用一个栈帧，不会出现栈溢出的情况。

为什么递归调用会导致溢出呢？
递归调用是函数调用自己，在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。

为什么尾递归不会导致栈溢出？
事实上尾递归和循环的效果是一样的，所以，把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长，因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。

# 示例
def fact(n):return fact_iter(1, 1, n)def fact_iter(product, count, max):if count > max:return productreturn fact_iter(product * count, count + 1, max)

遗憾的是，大多数编程语言没有针对尾递归做优化，Python解释器也没有做优化，所以，即使把上面的fact(n)函数改成尾递归方式，也会导致栈溢出。
如果需要，建议可以去网上看看优化尾递归的装饰器代码。

解决方法（二）：

修改代码，将较大的局部变量修改为全局变量。

解决问题的原理：全局变量和局部变量存储方式的区别：全局变量存储在全局数据区中，而局部变量存储在栈区中。因此，将大的局部变量改为全局变量，就有可能解决栈区溢出的问题。

# 示例
# 原始函数
def attack_Q(sex=Ture,*args.**kwargs):name = '李志鹏'  # 定义name为一个局部变量blood = '10000'  # 定义blood为一个局部变量# 修改后
def attack_Q(sex=Ture,*args.**kwargs):global name = '李志鹏'  # 定义name为一个全局变量global blood = '10000'  # 定义blood为一个全局变量

解决方法（三）：

修改栈内存分配。

1、VC6.0中修改堆栈大小的方法：

选择 “Project->Setting”.
选择 “Link”.
选择 "Category"中的 “Output”.
在 "Stack allocations"中的"Reserve:"中输栈的大小

2、Dev-C++中设置堆栈大小的方法:

只需要在连接器命令行加入命令：

-Wl,–stack=SIZE //SIZE为空间大小，64MB 记作 64∗1024∗1024=67108864

3、在VS中设置堆栈大小的方法：

选择 “项目->属性”.
选择 “链接器”.
选择 “系统”.
在 "堆栈保留大小"中输栈的大小

TIPS2：format() 基本用法

引自：python format格式化和数字格式化操作

str.format()

# python2.6 开始,新增了一种格式化字符串的函数 str.format(),# 它增强了字符串格式化的功能# 基本语法是通过{} 和 : 来代替以前的 % .# format 函数可以接受不限个参数，位置可以不按顺序。a = "姓名:{0},年龄:{1}"
print(a.format("小明",18))b = "姓名:{0},年龄:{1},{0}是个学生"
print(b.format("小明",18))c = "姓名:{name},年龄:{age}"
print(c.format(age=19,name="小明"))
# 可以通过{索引}/{参数名}，直接映射参数值，实现对字符串的格式化；
#姓名:小明,年龄:18
#姓名:小明,年龄:18,小明是个学生
#姓名:小明,年龄:19

填充与对齐

# 填充跟对齐一起使用# ^,<,> 分别是居中，左对齐，右对齐，后面带宽度 尖头指向方向是实体数据所在相对位置# :号后面带填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充print("{:*>8}".format("245"))print("我是{0},我喜欢语文{1:*<8}".format("小明","666"))print("我是{0},我喜欢语文{1:*>8}".format("小明","666"))
# *****245
# 我是小明,我喜欢语文666*****
# 我是小明,我喜欢语文*****666

数字格式化

# 浮点数通过 f，整数通过 d 进行需要的格式化。a = "{0},钱:{1:.2f}"
print(a.format("小明",3333.23456))  #小明,钱:3333.23a = "{0},钱:{1:10d}" #超出格式位补空格，右对齐
print(a.format("小明",3333))  #小明,钱:      3333

TIPS3:“魔法”方法xxxx()

在python中方法名如果是__xxxx__()的，那么就有特殊的功能，因此叫做“魔法”方法
当使用print输出对象的时候，只要自己定义了__str__(self)方法，那么就会打印从在这个方法中return的数据。
__str__方法需要返回一个字符串，当做这个对象的描写
__repr__() 是一个非常特殊的方法,它是一个“自我描述”的方法,该方法通常用于实现这样一个功能:当程序员直接打印该对象时,系统将会输出该对象的“自我描述”信息,用来告诉外界该对象具有的状态信息。__repr__(self) 方法返回的是偏向开发者能看懂的数据，而 __str__(self)方法返回的是可读性很强的数据。如果__repr__(self) 和 __str__(self)两者同时存在的话就优先调用__str__(self)后直接返回，如果没有__str__(self) ，只有 __repr__(self)的话就执行后直接返回。
运算符重载，Python中要实现对<运算符的重载，需要在类中添加一个名为__lt__的魔术方法。很显然，魔术方法__lt__中的lt是英文单词“less than”的缩写，以此类推，魔术方法__gt__对应>运算符，魔术方法__le__对应<=运算符，__ge__对应>=运算符，__eq__对应==运算符，__ne__对应!=运算符。