面向 C 程序员的 Python 中的 OOP 概念 98

这里为 C 98 程序员全面演示了 Python 中的 OOP 概念：

类定义和对象创建

Python

# Privado por convenção: _underscore_simples
# "Realmente privado": __underscore_duplo (name mangling)
# Público: sem underscore

from abc import abstractmethod
class Animal(ABC):
    # Em python, variáveis declaradas no escopo da classe e não dentro de um
    # método específico, são automaticamente compartilhadas por todas instâncias.
    species_count = 0 # além disso, elas podem ser inicializadas diretamente dentro da classe.

    # Construtor
    def __init__(self, name):
        # Variáveis de instância
        self.name = name       # público
        self._age = 0          # protegido por convenção
        self.__id = id(self)   # privado (mas você consegue acessar com name mangling)
        Animal.species_count += 1

    # Destrutor
    def __del__(self):
        Animal.species_count -= 1

    # Método regular
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass  # Equivalente a um método abstrato/virtual (deve ser implementado apenas nas classes filhas)

    # Método estático (não precisa da instância para ser utilizado, nem utiliza seus atributos)
    @staticmethod
    def get_kingdom():
        return "Animalia"

    # Método de classe (recebe a classe como primeiro argumento, pode acessar atributos da classe)
    @classmethod
    def get_species_count(cls):
        return cls.species_count

    # Decorador de propriedade (getter)
    @property
    def age(self):
        return self._age

    # Decorador de propriedade (setter)
    @age.setter
    def age(self, value):
        if value >= 0:
            self._age = value

    # Métodos especiais (sobrecarga de operadores)
    def __str__(self):                # Como toString() - para string legível
        return f"Animal named {self.name}"

    def __repr__(self):               # Para debugging
        return f"Animal(name='{self.name}')"

    def __eq__(self, other):          # Operador de comparação ==
        return isinstance(other, Animal) and self.name == other.name

    def __len__(self):                # Função len()
        return self._age

    def __getitem__(self, key):       # Operador de acesso []
        if key == 'name':
            return self.name
        raise KeyError(key)

C 98

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>

class Animal {
public:
    static int species_count;

    Animal(const std::string& name) : name(name), _age(0), __id(++id_counter) { // construtor
        ++species_count;
    }

    ~Animal() {    // destrutor
        --species_count;
    }

    virtual void make_sound() = 0; // Método não implementável na classe base (virtual/abstrato)

    static std::string get_kingdom() {  // Não existe distinção entre
    //  @classmethod e @staticmethod em cpp, apenas static methods.
        return "Animalia";
    }

    // static methods podem ser utilizados sem instanciar uma classe e têm
    // acesso às propriedades estáticas da classe:
    static int get_species_count() {
        return species_count;
    }

    // getter:
    int get_age() const {
        return _age;
    }

    // setter:
    void set_age(int age) {
        if (age >= 0) {
            _age = age;
        }
    }

    // Implementação dos métodos especiais que vimos em python:
    std::string to_string() const {
        return "Animal named " + name;
    }

    std::string repr() const {
        std::ostringstream oss;
        oss << "Animal(name='" << name << "', age=" << _age << ",>



<h2>
  
  
  Herança
</h2>

<h3>
  
  
  Python
</h3>



<pre class="brush:php;toolbar:false">class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        # Chama o construtor da classe pai
        super().__init__(name)
        self.breed = breed

    # Sobrescreve o método da classe pai
    def make_sound(self):
        return "Woof!"

C 98

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(const std::string& name, const std::string& breed) : Animal(name), breed(breed) {}

    void make_sound() override {
        std::cout << "Woof!" << std::endl;
    }

private:
    std::string breed;
};

多重继承

Python

class Pet:
    def is_vaccinated(self):
        return True

class DomesticDog(Dog, Pet):
    pass

C 98

class Pet {
public:
    bool is_vaccinated() const {
        return true;
    }
};

class DomesticDog : public Dog, public Pet {
public:
    DomesticDog(const std::string& name, const std::string& breed) : Dog(name, breed) {}
};

抽象类

Python

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

C 98

class Shape {
public:
    virtual ~Shape() {}
    virtual double area() const = 0;
};

使用示例

Python

if __name__ == "__main__":
    # Cria objetos
    dog = Dog("Rex", "Golden Retriever")

    # Acessa atributos
    print(dog.name)          # Público
    print(dog._age)         # Protegido (ainda acessível)
    # print(dog.__id)       # Isso falhará 
    print(dog._Animal__id)  # Isso funciona (acessando attribute privado com name mangling)

    # Propriedades
    dog.age = 5             # Usa setter automaticamente
    print(dog.age)          # Usa getter automaticamente

    # Métodos estáticos e de classe
    print(Animal.get_kingdom())
    print(Animal.get_species_count())

    # Verifica herança
    print(isinstance(dog, Animal))  # True
    print(issubclass(Dog, Animal)) # True

    # Métodos especiais em ação
    print(str(dog))        # Usa __str__
    print(repr(dog))       # Usa __repr__
    print(len(dog))        # Usa __len__
    print(dog['name'])     # Usa __getitem__

C 98

int main() {
    // Cria objetos
    Dog dog("Rex", "Golden Retriever");

    // Acessa atributos
    std::cout << dog.name << std::endl;          // Público
    std::cout << dog.get_age() << std::endl;     // Protegido (ainda acessível)
    // std::cout << dog.__id << std::endl;       // Isso falhará (privado)

    // Propriedades
    dog.set_age(5);             // Usa setter
    std::cout << dog.get_age() << std::endl;     // Usa getter

    // Métodos estáticos e de classe
    std::cout << Animal::get_kingdom() << std::endl;
    std::cout << Animal::get_species_count() << std::endl;

    // Equivalente aos "métodos especiais":

    // Verifica herança
    if (dog.isinstance<Animal>()) {
        std::cout << "dog é uma instância de Animal" << std::endl;
    }

    std::cout << dog.to_string() << std::endl;   // Usa to_string
    std::cout << dog.repr() << std::endl;        // Usa repr
    std::cout << dog["name"] << std::endl;       // Usa operador []
}

Python 和 C 之间的主要区别 98

1. 没有公共/私有/受保护的关键字（使用命名约定）
2. 多重继承不同：
   • Python 使用方法解析顺序 (MRO) 和 C3 线性化
   • 不需要像 C 那样的虚拟继承
   • super() 自动遵循 MRO
   • Python 中基类的顺序很重要
   • 您可以使用 __mro__ 检查解析顺序
3. 默认情况下所有方法都是虚拟的
4. 指针/引用之间没有区别
5. 不需要内存管理（垃圾收集器）
6. 动态类型而不是静态类型
7. 属性装饰器而不是 getter/setter 方法
8. 特殊方法使用 __name__ 格式而不是运算符
关键字
9. 更多用于运算符重载的 Pythonic 语法（例如 __eq__ 与运算符 ==）

使用 dir(object) 查看对象的所有属性和方法，使用 help(object) 查看文档。

专题：

钻石继承问题

                              Animal

                           .    '    ,
                             _______
                        _  .`_|___|_`.  _
                    Pet     \ \   / /     WorkingAnimal
                             \ ' ' /
                              \ " /   
                               \./

                           DomesticDog

C 98 中的钻石继承问题

当一个类继承自两个类，而这两个类又继承自一个公共基类时，就会发生钻石继承。这可能会导致几个问题：

1. 歧义：公共基类的方法和属性可能会变得不明确。
2. 数据重复：每个派生类都可以拥有自己的公共基类成员副本，从而导致数据重复。

C 98 中的钻石继承示例

class Animal {
public:
    Animal() {
        std::cout << "Animal constructor" << std::endl;
    }
    virtual void make_sound() {
        std::cout << "Some generic animal sound" << std::endl;
    }
};

class Pet : public Animal {
public:
    Pet() : Animal() {
        std::cout << "Pet constructor" << std::endl;
    }
    void make_sound() override {
        std::cout << "Pet sound" << std::endl;
    }
};

class WorkingAnimal : public Animal {
public:
    WorkingAnimal() : Animal() {
        std::cout << "WorkingAnimal constructor" << std::endl;
    }
    void make_sound() override {
        std::cout << "Working animal sound" << std::endl;
    }
};

class DomesticDog : public Pet, public WorkingAnimal {
public:
    DomesticDog() : Animal(), Pet(), WorkingAnimal() {
        std::cout << "DomesticDog constructor" << std::endl;
    }
    void make_sound() override {
        Pet::make_sound();  // Ou WorkingAnimal::make_sound(), dependendo do comportamento desejado
    }
};

int main() {
    DomesticDog dog;
    dog.make_sound();
    return 0;
}

预期行为

Animal constructor
Pet constructor
WorkingAnimal constructor
DomesticDog constructor
Pet sound

在这个例子中，DomesticDog继承自Pet和WorkingAnimal，它们都继承自Animal。这创造了一颗传家宝钻石。使用虚拟继承来避免数据重复和歧义。

Python 如何自动阻止 Diamond 继承

Python 使用方法解析顺序 (MRO) 和 C3 线性化来自动解决菱形继承问题。 MRO 确定在查找方法或属性时检查类的顺序。

Python 中的 Diamond 继承示例

# Privado por convenção: _underscore_simples
# "Realmente privado": __underscore_duplo (name mangling)
# Público: sem underscore

from abc import abstractmethod
class Animal(ABC):
    # Em python, variáveis declaradas no escopo da classe e não dentro de um
    # método específico, são automaticamente compartilhadas por todas instâncias.
    species_count = 0 # além disso, elas podem ser inicializadas diretamente dentro da classe.

    # Construtor
    def __init__(self, name):
        # Variáveis de instância
        self.name = name       # público
        self._age = 0          # protegido por convenção
        self.__id = id(self)   # privado (mas você consegue acessar com name mangling)
        Animal.species_count += 1

    # Destrutor
    def __del__(self):
        Animal.species_count -= 1

    # Método regular
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass  # Equivalente a um método abstrato/virtual (deve ser implementado apenas nas classes filhas)

    # Método estático (não precisa da instância para ser utilizado, nem utiliza seus atributos)
    @staticmethod
    def get_kingdom():
        return "Animalia"

    # Método de classe (recebe a classe como primeiro argumento, pode acessar atributos da classe)
    @classmethod
    def get_species_count(cls):
        return cls.species_count

    # Decorador de propriedade (getter)
    @property
    def age(self):
        return self._age

    # Decorador de propriedade (setter)
    @age.setter
    def age(self, value):
        if value >= 0:
            self._age = value

    # Métodos especiais (sobrecarga de operadores)
    def __str__(self):                # Como toString() - para string legível
        return f"Animal named {self.name}"

    def __repr__(self):               # Para debugging
        return f"Animal(name='{self.name}')"

    def __eq__(self, other):          # Operador de comparação ==
        return isinstance(other, Animal) and self.name == other.name

    def __len__(self):                # Função len()
        return self._age

    def __getitem__(self, key):       # Operador de acesso []
        if key == 'name':
            return self.name
        raise KeyError(key)

预期行为

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>

class Animal {
public:
    static int species_count;

    Animal(const std::string& name) : name(name), _age(0), __id(++id_counter) { // construtor
        ++species_count;
    }

    ~Animal() {    // destrutor
        --species_count;
    }

    virtual void make_sound() = 0; // Método não implementável na classe base (virtual/abstrato)

    static std::string get_kingdom() {  // Não existe distinção entre
    //  @classmethod e @staticmethod em cpp, apenas static methods.
        return "Animalia";
    }

    // static methods podem ser utilizados sem instanciar uma classe e têm
    // acesso às propriedades estáticas da classe:
    static int get_species_count() {
        return species_count;
    }

    // getter:
    int get_age() const {
        return _age;
    }

    // setter:
    void set_age(int age) {
        if (age >= 0) {
            _age = age;
        }
    }

    // Implementação dos métodos especiais que vimos em python:
    std::string to_string() const {
        return "Animal named " + name;
    }

    std::string repr() const {
        std::ostringstream oss;
        oss << "Animal(name='" << name << "', age=" << _age << ",>



<h2>
  
  
  Herança
</h2>

<h3>
  
  
  Python
</h3>



<pre class="brush:php;toolbar:false">class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        # Chama o construtor da classe pai
        super().__init__(name)
        self.breed = breed

    # Sobrescreve o método da classe pai
    def make_sound(self):
        return "Woof!"

在此示例中，Python 使用 MRO 自动解析菱形继承。您可以使用 __mro__:
属性检查 MRO

class Dog : public Animal {
public:
    Dog(const std::string& name, const std::string& breed) : Animal(name), breed(breed) {}

    void make_sound() override {
        std::cout << "Woof!" << std::endl;
    }

private:
    std::string breed;
};

Python中的MRO确保DomesticDog正确继承自Pet和WorkingAnimal，并且Animal在对象之前被解析。因此，声明顺序会影响 MRO，但 C3 线性化可确保尊重层次结构。

解释：

1. 声明顺序：MRO 从最派生的类开始，遵循基类声明的顺序。
2. C3 线性化：确保每个类出现在其超类之前，并保持继承顺序。

数据结构：栈、队列和映射

堆

Python

class Pet:
    def is_vaccinated(self):
        return True

class DomesticDog(Dog, Pet):
    pass

C 98

class Pet {
public:
    bool is_vaccinated() const {
        return true;
    }
};

class DomesticDog : public Dog, public Pet {
public:
    DomesticDog(const std::string& name, const std::string& breed) : Dog(name, breed) {}
};

队列

Python

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

C 98

class Shape {
public:
    virtual ~Shape() {}
    virtual double area() const = 0;
};

地图

Python

if __name__ == "__main__":
    # Cria objetos
    dog = Dog("Rex", "Golden Retriever")

    # Acessa atributos
    print(dog.name)          # Público
    print(dog._age)         # Protegido (ainda acessível)
    # print(dog.__id)       # Isso falhará 
    print(dog._Animal__id)  # Isso funciona (acessando attribute privado com name mangling)

    # Propriedades
    dog.age = 5             # Usa setter automaticamente
    print(dog.age)          # Usa getter automaticamente

    # Métodos estáticos e de classe
    print(Animal.get_kingdom())
    print(Animal.get_species_count())

    # Verifica herança
    print(isinstance(dog, Animal))  # True
    print(issubclass(Dog, Animal)) # True

    # Métodos especiais em ação
    print(str(dog))        # Usa __str__
    print(repr(dog))       # Usa __repr__
    print(len(dog))        # Usa __len__
    print(dog['name'])     # Usa __getitem__

C 98

int main() {
    // Cria objetos
    Dog dog("Rex", "Golden Retriever");

    // Acessa atributos
    std::cout << dog.name << std::endl;          // Público
    std::cout << dog.get_age() << std::endl;     // Protegido (ainda acessível)
    // std::cout << dog.__id << std::endl;       // Isso falhará (privado)

    // Propriedades
    dog.set_age(5);             // Usa setter
    std::cout << dog.get_age() << std::endl;     // Usa getter

    // Métodos estáticos e de classe
    std::cout << Animal::get_kingdom() << std::endl;
    std::cout << Animal::get_species_count() << std::endl;

    // Equivalente aos "métodos especiais":

    // Verifica herança
    if (dog.isinstance<Animal>()) {
        std::cout << "dog é uma instância de Animal" << std::endl;
    }

    std::cout << dog.to_string() << std::endl;   // Usa to_string
    std::cout << dog.repr() << std::endl;        // Usa repr
    std::cout << dog["name"] << std::endl;       // Usa operador []
}

感谢您关注本有关 Python 和 C 98 中的 OOP 概念的指南。我们希望它对您的学习之旅有所帮助。如果您喜欢内容，请留下您的评论、点赞并分享给您的朋友和同事。如果您发现错误，请留下您的评论，我会纠正它！下次见！

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