面向對象編程（OOP）是 Python 中最重要的編程范式之一，它將數據和操作數據的方法封裝在一起，提高了代碼的復用性和可維護性。本文將結合實際代碼示例，詳細講解 Python 面向對象編程的核心概念和常用技巧。

一、類與對象的基本概念

1.1 面向過程與面向對象的區別

• 面向過程：像 "蛋炒飯"，步驟緊密耦合，一步接著一步執行（如打開冰箱→放入大象→關閉冰箱）
• 面向對象：像 "蓋澆飯"，將功能封裝成獨立組件（如冰箱類負責開關，大象類負責進出）

1.2 類與對象的定義

• 類：是對象的抽象模板，包含一類事物的共有特征（屬性）和行為（方法）
• 對象：是類的實例化，是具體的事物

# 定義Student類
class Student:# 構造方法：創建對象時自動執行，初始化實例屬性def __init__(self, name, age):self.name = name  # 實例屬性self.age = age    # 實例屬性# 實例方法：定義對象的行為def show_info(self):print(self.name, self.age)# 創建對象（實例化）
zs = Student('張三', 20)
ls = Student('李四', 22)# 訪問屬性和方法
print(zs.name)  # 輸出：張三
zs.show_info()  # 輸出：張三 20

提示：self代表當前對象，誰調用方法就指代誰

二、類屬性與實例屬性

屬性分為兩種：類屬性和實例屬性，它們的作用域和訪問方式有所不同。

import mathclass Circle:PI = math.pi  # 類屬性：屬于類，所有對象共享def __init__(self, r):self.r = r  # 實例屬性：每個對象獨有的屬性# 訪問類屬性
print(Circle.PI)  # 方式1：類名.屬性名，輸出：3.14159...
c1 = Circle(2)
print(c1.PI)      # 方式2：對象名.屬性名（不推薦，建議用類名訪問）# 訪問實例屬性
print(c1.r)       # 只能通過對象訪問，輸出：2

區別總結：

• 類屬性：所有對象共享，定義在類中、方法外
• 實例屬性：每個對象獨有，定義在__init__方法中
• 類屬性推薦用類名.屬性名訪問，實例屬性用對象名.屬性名訪問

三、三大方法類型：實例方法、類方法、靜態方法

3.1 實例方法

• 第一個參數必須是self（指代當前對象）
• 可訪問實例屬性和類屬性
• 通過對象名.方法名()調用

def show(self):  # 實例方法print(f"實例屬性：{self.n}，類屬性：{self.count}")

3.2 類方法

• 用@classmethod裝飾器標識
• 第一個參數必須是cls（指代當前類）
• 主要用于操作類屬性，不能直接訪問實例屬性
• 通過類名.方法名()調用

@classmethod
def set_count(cls):  # 類方法cls.count += 1  # 操作類屬性

3.3 靜態方法

• 用@staticmethod裝飾器標識
• 沒有默認參數（不需要self或cls）
• 不能直接訪問實例屬性，可通過類名.類屬性訪問類屬性
• 更像獨立的工具函數，與類和對象關聯較弱
• 通過類名.方法名()調用

@staticmethod
def check_str(s):  # 靜態方法return s == s[::-1]  # 判斷回文串

四、對象的字符串表示

當我們打印對象時，默認顯示的是內存地址，通過__str__和__repr__可以自定義對象的字符串形式。

import jsonclass Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __str__(self):# 用于print輸出，更友好的字符串return json.dumps(self.__dict__, ensure_ascii=False)def __repr__(self):# 用于解釋器顯示（如在列表中），通常與__str__保持一致return self.__str__()zs = Student('張三', 20)
print(zs)  # 輸出：{"name": "張三", "age": 20}
print([zs])  # 輸出：[{"name": "張三", "age": 20}]（因__repr__生效）

區別：

• __str__：面向用戶，側重可讀性
• __repr__：面向開發者，側重準確性（調試用）

五、類的魔術方法

Python 中以__開頭和結尾的方法稱為魔術方法，它們在特定場景下自動調用。

5.1 構造與初始化

• __new__：創建對象（先執行）
• __init__：初始化對象屬性（后執行）

class Student:def __new__(cls, *args, **kwargs):print('創建對象...')return super().__new__(cls)  # 必須返回創建的對象def __init__(self, name, age):print('初始化屬性...')self.name = nameself.age = age

5.2 運算符重載

通過魔術方法可以自定義對象的運算符行為：

class Student:def __init__(self, age):self.age = agedef __add__(self, other):  # 定義+運算return self.age + other.agedef __gt__(self, other):  # 定義>運算return self.age > other.agezs = Student(20)
ls = Student(30)
print(zs + ls)  # 輸出：50（調用__add__）
print(zs > ls)  # 輸出：False（調用__gt__）

常用運算符魔術方法：

• 算術：__add__(+)、__sub__(-)、__mul__(*)、__truediv__(/)
• 比較：__gt__(>)、__lt__(<)、__eq__(==)、__ne__(!=)

六、獲取類與對象的信息

在開發和調試中，我們常需要查看類和對象的信息，常用方法如下：

class Student:"""學生類"""def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agezs = Student('張三', 20)# 查看對象屬性字典
print(zs.__dict__)  # 輸出：{'name': '張三', 'age': 20}# 查看對象/類的所有成員
print(dir(zs))       # 對象的所有屬性和方法
print(dir(Student))  # 類的所有成員# 類的元信息
print(Student.__name__)  # 類名：Student
print(Student.__doc__)   # 類文檔：學生類
print(Student.__base__)  # 父類：<class 'object'>

七、實戰案例：商品庫存管理

下面通過一個商品管理類，綜合應用上述知識：

class Product:def __init__(self, name, stock):self.name = name  # 商品名稱self.stock = stock  # 庫存def add_stock(self, quantity):"""增加庫存"""self.stock += quantitydef reduce_stock(self, quantity):"""減少庫存，庫存不足時提示"""if quantity > self.stock:print("庫存不足")else:self.stock -= quantitydef display_stock(self):"""顯示當前庫存"""return self.stock# 使用示例
p = Product('筆', 50)
p.add_stock(10)
print(p.display_stock())  # 輸出：60
p.reduce_stock(12)
print(p.display_stock())  # 輸出：48

總結

面向對象編程是 Python 開發的核心技能，本文介紹了類與對象、屬性與方法、魔術方法等關鍵知識點。掌握這些概念后，你可以編寫出更模塊化、更易維護的代碼。記住，多練習是掌握面向對象編程的關鍵，嘗試將這些知識應用到實際項目中吧！