python的OOP机制

在Python中，实际上一切都是对象，我们使用的内置数据类型，本质上也是类的实例化。例如：

>>> type("123")
<class 'str'>

而类本身也是对象，只不过是元类的对象而已。例如：

>>> type(int)
<class 'type'>
>>> type(list)
<class 'type'>

从本质上讲，python的OOP机制主要依赖两个基础：1.函数的第一个参数；2.继承属性搜索。
OOP不仅是一门技术，更是一种经验。

因为OOP不是在所有场景下都优于POP（Procedure-Oriented Programmin）

python是一门一致性非常好的语言，大多数使用OOP的方式，都可以统一表达为:

object.attribute

这个表达式会在python中启动一次搜索，去搜索对象连接的类树，来寻找attribute首次出现的类。

搜索的顺序大致是从object开始，然后是该对象之上的所有类，自下至上，由左到右。

属性访问就是搜索类树，我们称这种搜索为“继承”。因为树中位置较低的对象继承了树中位置较高的对象所拥有的属性。当从下至上进行搜索时，连接至树中的对象就是树中所有父节点定义的所有属性的并集，直到树的根部。

图中的五个对象，C1,C2,C3是类的对象，l1和l2是实例对象。在python中类和通过类产生的实例是两种不同的对象类型。

我们来举一个例：

I2.w

这是一个 object.attribute 表达式，因此它会触发搜索类树。实际搜索顺序如下：

I2, C1, C2, C3

如果找到w，那么就停止搜索；如果搜索结束没找到w，就会引发一个错误。在图中，w属性只在C3中出现了。因此通过搜索将I2.w解析为C3.w，用OOP的术语来讲就是“I2从C3继承了属性w”。

类和实例

在python中，类和实例是两种不同的对象类型，但在类树中看它们几乎是完全等价的：两者的主要目的都是作为另一种命名空间。类和实例的主要差异在于，类是一种产生实例的工厂。

方法调用

前面我们介绍了python的OOP机制主要依赖两个基础之一：“继承属性搜索”，现在来看另一个基础：“函数的第一个参数”。前文所述的I2.w是一个属性，现在假设w是C3的函数。那么其实际含义应该是“调用C3.w函数来处理I2”，python会自动将I2.w()函数调用映射为C3.w(I2)，传入I2作为w函数的第一个参数。

事实上，每当我们以object.attribute来调用附属于类的函数时，总会隐含着这个类的实例。这个实例也是称其为面向对象模型的原因之一。当操作执行的时候，总是有个主体对象，否则这种调用是没有意义的。例如：有一个Employee的类，包含方法giveRaise，除非和加薪的员工结合在一起使用，否则调用giveRaise是没有意义的。

python把隐含的实例传入到方法中的第一个参数，习惯上我们把第一个参数命名为self（这只是个习惯，如果你曾经是C++程序员，那么将类中函数的第一个参数命名为this可能更符合你的习惯）。方法通过这个参数来处理调用的主体。方法能够通过实例（bob.giveRaise()）或类（Employee.giveRaise(bob)）进行调用。

python在运行bob.giveRaise()时，做了两件事情：

在bob所在的类树中通过继承搜索giveRaise()方法；
将bob传入giveRaise()方法的第一个参数self.

使用Employee.giveRaise(bob)来调用，相当于手动完成了上面的两件事情。

编写类树

在编写之前，先介绍一些东西。

每个class语句都会生成一个新的类对象；
每次类调用时，都会生成一个新的实例对象；
实例自动链接到创建它们的类；
类链接到父类的方式是，将父类列在class头部的括号内；括号中从左至右的顺序会决定树中的顺序。

现在，我们来建立最开始的那个类树。让我们暂时先忽略类中的属性，那么代码应该如下所示：

class C2:...class C3:...class C1(C2, C3):...I1 = C1()
I2 = C1()

其中C1继承自C2和C3，有两个父类。这通常被称为“多继承”，也就是父类有多个。如果父类只有一个那就是单继承。

由于继承是按照搜索来进行的，而这个搜索是按照某种特定顺序进行的，因此你要把属性附件到哪一个对象就显得非常重要。例如：C2和C3都有属性z，然后C1.z将会使用C2中的z，而不是C3中的z.

属性通常是在class语句的顶层语句块中通过赋值语句添加到类中。例如：
```
class C2:z = 1
```

属性通常是通过对self参数的赋值来附加给实例的，例如：

class C1(C2, C3):def setname(self, who):self.name = who

这个方式实际上是可以将属性附加给类的，但这需要编写额外的代码。例如：

class C1(C2, C3):def setname(self, who):self.name = whoC1.setname(C1, '赵四')     # 给类附加属性class C(C1):...I = C()
I1 = C1()
I2 = C1()print(C.name)
print(I1.name)
print(I2.name)

代码执行结果如下所示：

  赵四赵四赵四

附加在类上的属性，该类的子类和实例都会拥有该属性；而附加在实例上属性，只被该实例拥有。

和普通变量一样，类和实例属性不需要事先声明，而是在首次赋值后它的值才会存在。事实上，类树中所有对象都只不过是命名空间对象，我们可以使用恰当的名称来访问或修改其任何属性。例如，编写C1.setname(I1, 'jack')和I1.setname('jack')是等效操作。

运算符重载

在python中，直到调用setname之前，C1类都不会把name属性附加到实例上。因此，在调用I1.setname之前，使用I1.name会导致未定义名称的错误。如果需要name这个属性一定存在，通常会在构造时填充好这个属性。

class C2:...class C3:...class C1(C2, C3):def __init__(self, who):    # 构造函数self.name = whodef setname(self, who):self.name = whoI1 = C1('jack')     # 调用__inin__方法
I2 = C1('lucy')     # 调用__inin__方法print(I1.name)
print(I2.name)

如果有__init__方法（编写这个方法，或者继承这个方法），那么每次从类产生实例时Python都会自动调用__init__方法。新实例会自动传入__init__的第一个参数self，而在类调用括号内的参数会成为__init__的第二及其之后的参数。其效果就是在创建实例的时候，初始化了实例。

由于__init__在实例化的时候自动调用，因此也被称为“构造函数”。构造函数是python中所谓的运算符重载这一大类方法中最常用的方法之一。
运算符重载方法也是可以被继承的，但是它们的名称开头和结束都带有双下划线（__）,当能够支持这些操作的实例出现在对应的运算符旁时，python就会自动运行它们。运算符重载方法不是必须的，如果缺省则不支持对应的运算。如果没有__init__方法，类调用将返回一个空实例（实际上就是一个空的命名空间）。

OOP是关于代码重用

类所支持的代码重用方式是python中其它方式难以提供的，事实上，代码重用也是OOP最重要的目的。通过类，我们可以定制现有的代码来实现需求。类其实就是由函数和其它名称所构成的包，很像模块。但是类支持自动属性继承搜索，这样可以实现高层次的定制，而这是模块和函数做不到的。

多态和类

子类可以覆盖父类的函数，从而重新实现子类的行为。而实例对象会根据创建其的类来决定继承搜索从哪个层次开始，从而决定所使用的函数是哪一个。这就是多态的体现。（多态：运算的意义取决于运算的对象）

PS： 文中图片来自于《Python学习手册》的截图