09_classes_and_objects.py

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# --- 第9章：类与对象 (面向对象编程基础) ---

# 面向对象编程 (Object-Oriented Programming, OOP) 是一种编程范式，
# 它将数据和操作数据的方法封装在一起，形成“对象”。
# 类是创建对象的蓝图或模板，对象是类的实例。

# --- 1. 定义类 (Class) ---
# 使用 class 关键字定义类。类名通常使用驼峰命名法 (CamelCase)。

class Dog:
    """这是一个表示狗的类。"""
    # 类属性：所有实例共享的属性
    species = "Canis familiaris"

    # 构造函数 (Constructor): __init__ 方法
    # 当创建类的新实例时，会自动调用此方法。
    # self 参数是对实例本身的引用，必须是方法的第一个参数。
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性：每个实例独有的属性
        self.name = name
        self.age = age

    # 实例方法：操作实例属性的函数
    def bark(self):
        """狗叫的方法。"""
        print(f"{self.name} says Woof!")

    def get_age_in_human_years(self):
        """计算狗的年龄相当于人类的年龄。"""
        return self.age * 7

# --- 2. 创建对象 (Object / Instance) ---
# 通过调用类名来创建类的实例。

my_dog = Dog("Buddy", 3) # 创建 Dog 类的实例 my_dog
your_dog = Dog("Lucy", 5) # 创建 Dog 类的另一个实例 your_dog

# --- 3. 访问属性 ---
# 使用点号 (.) 来访问对象的属性。

print("--- 访问属性示例 ---")
print(f"我的狗的名字是: {my_dog.name}")
print(f"我的狗的年龄是: {my_dog.age}")
print(f"我的狗的物种是: {my_dog.species}") # 访问类属性

print(f"你的狗的名字是: {your_dog.name}")
print(f"你的狗的年龄是: {your_dog.age}")

# --- 4. 调用方法 ---
# 使用点号 (.) 来调用对象的方法。

print("\n--- 调用方法示例 ---")
my_dog.bark()
your_dog.bark()

print(f"{my_dog.name} 的人类年龄是: {my_dog.get_age_in_human_years()} 岁")

# --- 5. 继承 (Inheritance) ---
# 继承允许一个类 (子类/派生类) 继承另一个类 (父类/基类) 的属性和方法。
# 子类可以添加新的属性和方法，也可以重写父类的方法。

class GoldenRetriever(Dog):
    """金毛寻回犬类，继承自 Dog 类。"""
    def __init__(self, name, age, color):
        # 调用父类的构造函数来初始化父类的属性
        super().__init__(name, age)
        self.color = color # 金毛特有的属性

    # 重写父类的方法
    def bark(self):
        print(f"{self.name} says Woof woof! (friendly bark)")

    # 子类特有的方法
    def retrieve(self, item):
        print(f"{self.name} is retrieving the {item}.")

print("\n--- 继承示例 ---")

my_golden = GoldenRetriever("Max", 2, "golden")
print(f"我的金毛的名字是: {my_golden.name}")
print(f"我的金毛的颜色是: {my_golden.color}")
my_golden.bark() # 调用重写后的 bark 方法
my_golden.retrieve("ball") # 调用子类特有的方法
print(f"我的金毛的物种是: {my_golden.species}") # 继承自父类的类属性

# --- 6. 多态 (Polymorphism) ---
# 多态是指不同类的对象可以对同一个方法调用做出不同的响应。
# 在 Python 中，多态是自然发生的，因为 Python 是动态类型语言。

print("\n--- 多态示例 ---")

def make_animal_bark(animal):
    animal.bark()

make_animal_bark(my_dog) # 调用 Dog 类的 bark 方法
make_animal_bark(my_golden) # 调用 GoldenRetriever 类的 bark 方法

# --- 7. 封装 (Encapsulation) ---
# 封装是将数据（属性）和操作数据的方法（函数）捆绑在一起的机制。
# Python 没有严格的访问修饰符（如 public, private），但约定俗成地使用：
# - 单下划线前缀 (_name): 表示受保护的成员，建议不要直接访问。
# - 双下划线前缀 (__name): 表示私有成员，Python 会进行名称修饰 (name mangling)，使其更难被外部直接访问。

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance # 私有属性，不建议直接访问

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            print(f"存款 {amount} 成功。当前余额: {self.__balance}")
        else:
            print("存款金额必须大于0。")

    def withdraw(self, amount):
        if 0 < amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
            print(f"取款 {amount} 成功。当前余额: {self.__balance}")
        else:
            print("取款金额无效或余额不足。")

    def get_balance(self):
        return self.__balance

print("\n--- 封装示例 ---")
my_account = BankAccount(1000)
my_account.deposit(500)
my_account.withdraw(200)
my_account.withdraw(2000) # 余额不足
print(f"账户当前余额: {my_account.get_balance()}")
# print(my_account.__balance) # 这行会报错，因为 __balance 是私有属性


# --- 章节总结 ---
# 1. 类 (Class): 对象的蓝图，用 class 关键字定义。
# 2. 对象 (Object/Instance): 类的具体实例。
# 3. __init__: 构造函数，用于初始化对象属性。
# 4. self: 指向当前实例的引用。
# 5. 属性: 对象的特征 (类属性和实例属性)。
# 6. 方法: 对象可以执行的动作。
# 7. 继承: 子类继承父类的属性和方法。
# 8. 多态: 不同对象对同一方法调用做出不同响应。
# 9. 封装: 将数据和方法捆绑在一起，控制访问。