Python入門--一篇搞懂什么是類

Four兄 2019-08-22

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寫一篇Python類的入門文章，在高級編程語言中，明白類的概念和懂得如何運用是必不可少的。文章有點長，3000多字。

Python是面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言，在Python里面“一切都是對象”：數(shù)字、字符串、元組、列表、字典、集合等內(nèi)置數(shù)據(jù)類型，以及函數(shù)、方法、類、模塊都是對象。

語言本身提供了上述的基本對象，但在實際編程中，我們要創(chuàng)造各種各樣的對象，Python就為我們提供了創(chuàng)造我們自己的對象的方法：類。

類（Class），就是組合數(shù)據(jù)和功能的方法，它讓我們創(chuàng)建一個新類型的對象，并可以創(chuàng)建該類型的新實例。類組合的數(shù)據(jù)，就是保存自己狀態(tài)的屬性，而它組合的功能（函數(shù)）就是改變自己狀態(tài)的（定義在類中的）方法。類內(nèi)部定義的函數(shù)，稱為類的方法。

Python中的類和其它語言（比如C++）有很多相似的特征但也有些區(qū)別。如果你已了解其它語言的類的概念，可以在學習Python類時做一定的對比進行學習；如果你沒有學過其它語言也不要緊，學過之后你會發(fā)現(xiàn)，類的概念是如此簡單。

類的定義

類的定義是通過關(guān)鍵字class實現(xiàn)的，下面是最簡單的類的定義的樣子：

class ClassName： 語句1 ... 語句n

是不是這個形式跟函數(shù)的定義（def 語句）很像。因為類是數(shù)據(jù)和功能的組合，所以語句1可能是內(nèi)部變量（數(shù)據(jù)）的定義和賦值語句，也可能是內(nèi)部方法（函數(shù)）的定義語句。類內(nèi)部的函數(shù)定義通常具有一種特別形式的參數(shù)列表，這是方法調(diào)用的約定規(guī)范里面指明的。這個特別形式就是第一個參數(shù)必須是self，后面將詳細介紹。

進入類定義時，就會創(chuàng)建一個新的命名空間，并把它用作局部作用域。因此，所有對局部變量的賦值都是在這個新命名空間內(nèi)進行的。特別的，函數(shù)定義會綁定到這個局部作用域里的新函數(shù)名稱。

正常離開（從結(jié)尾出）類定義時，就會創(chuàng)建一個類對象。它基本上是一個包圍在類定義所創(chuàng)建的命名空間內(nèi)容周圍的包裝器。元素的（在進入類定義之前起作用的）局部作用域?qū)⒅匦律В悓ο髮⒃谶@里被綁定到類定義頭給出的類名稱（在上面的例子中就是ClassName）。

類對象

類對象（比如上面例子的ClassName）支持兩種操作：屬性引用和實例化。

屬性引用的語法跟Python中所有屬性引用的方法一樣：obj.name。類對象被創(chuàng)建時存在于類命名空間內(nèi)的所有名稱都是有效的屬性名稱。下面是一個包含數(shù)據(jù)和方法的簡單的類定義：

class YuanRenXue:'''A demo of class'''    name = '猿人學'def say_hi(self):        print('Hello world!')

對這個類的有效的屬性引用就是：

YuanRenXue.name

YuanRenXue.say_hi，

它們分別返回一個字符串和一個函數(shù)對象。

類屬性也可以被賦值，因此可以通過賦值來更改Yuanrenxue.name的值。

類的__doc__也是一個有效的屬性，對他的引用會返回所屬類的文檔字符串：'A demo of class'。

類的實例化，是使用函數(shù)表示法，可以把類對象看做是會返回一個新的類實例的函數(shù)。比如上面類對象的實例化就是：

yrx = YuanRenXue()

這就創(chuàng)建了一個類的新實例并將詞對象分配給局部變量yrx。

實例化操作可以看成是“調(diào)用”類對象。但我們在創(chuàng)建類實例時都想要做些初始化操作，為此類定義時可以定義一個名為__init__()的特殊方法。它是類實例化的初始化方法，跟C++語言中的構(gòu)造函數(shù)類似。

def __init__(self):self.data = None

定義了__init__()方法后，類的實例化操作會自動調(diào)用該方法。

當然，__init__()方法也可以有額外（除self之外）的參數(shù)以實現(xiàn)更靈活的初始化操作。類對象實例化時（“調(diào)用”類對象）傳遞的參數(shù)會被傳遞給__init__()方法。例如：

In [27]: class Point: ...: def __init__(self, x, y): ...: self.x = x ...: self.y = y ...:

In [28]: p = Point(7, 8)

In [29]: p.x, p.yOut[29]: (7, 8)

實例對象

類實例化后我們就得到了實例對象，對它的操作就是：屬性引用。這里的有效屬性名稱是數(shù)據(jù)屬性和方法。

數(shù)據(jù)屬性，對應(yīng)C++中的“數(shù)據(jù)成員”，不懂C++也沒關(guān)系，“數(shù)據(jù)成員”這名字字面上就很形象。數(shù)據(jù)屬性不需要聲明，它像普通變量一樣，在第一次賦值時產(chǎn)生。比如p是聲明創(chuàng)建的Point的實例，則以下代碼會打印數(shù)值8：

p.times = 1while p.times < 5: p.times = p.times * 2print(p.times)del p.times

雖然p.times并沒有在類定義時聲明（數(shù)據(jù)屬性不需要聲明），但在任何時候，我們可以給實例賦值一個新的數(shù)據(jù)屬性（這里是p.times），并可以隨時刪除實例的數(shù)據(jù)屬性（del p.times）。

方法，是“從屬于”對象的函數(shù)。方法這個術(shù)語并不是類實例獨有的，其它對象也可以有方法。比如，列表對象有append(), insert(), sort()等方法。

實例對象的有效方法名稱依賴于其所屬的類。根據(jù)定義，一個類中所有是函數(shù)對象的屬性都是定義了其實例的相應(yīng)方法。因此在我們的示例中，yrx.say_hi是有效的方法引用，因為YuanRenXue.say_hi是一個函數(shù)；而yrx.name不是方法，因為YuanRenXue.name不是一個函數(shù)。這里要注意，yrx.say_hi與YuanRenXue.say_hi并不是一回事，它是一個方法對象，不是函數(shù)對象，通俗講，前者是實例的方法，后者是類的函數(shù)。

方法對象

通常，調(diào)用方法的方法是：

yrx.say_hi()

在YuanRenXue 示例中，這將打印字符串Hello World。但是，調(diào)用一個方法也可以換另外一種形式，把它賦值給一個變量后再調(diào)用。例如：

yrx_say = yrx.say_hiyrx_say()

當我們調(diào)用yrx.say_hi()時并沒有帶參數(shù)，但say_hi()函數(shù)定義時指定了一個參數(shù)。實際上，方法的特殊之處就是實例對象會作為函數(shù)的第一個參數(shù)(self)被傳入。調(diào)用yrx.say_hi()其實就相當于YuanRenXue.say_hi(yrx)。

類變量和實例變量

一般來說，類變量用于類的所有實例共享的屬性和方法，而實例變量用于每個實例的唯一數(shù)據(jù)：

In [33]: class Tiger: ...: kind = 'feline' ...: def __init__(self, name) File '<ipython-input-33-16aa1a5937d1>', line 3def __init__(self, name) ^SyntaxError: invalid syntax

In [34]: class Tiger: ...: kind = 'feline' ...: def __init__(self, name): ...: self.name = name ...:

In [35]: a = Tiger('Kiro')

In [36]: b = Tiger('Zim')

In [37]: a.kindOut[37]: 'feline'

In [38]: b.kindOut[38]: 'feline'

In [39]: a.nameOut[39]: 'Kiro'

In [40]: b.nameOut[40]: 'Zim'

如果類變量是列表或字典這種可變對象會導(dǎo)致令人驚訝的結(jié)果，我們要明白這種結(jié)果，從而可以在需要的時候利用這個特性，也可以在不需要的時候避免這個特性。是取是舍，全在于我們在編程時要定義的類的作用。下面，我們看看這個“令人驚訝”的結(jié)果是什么：

In [42]: class Tiger: ...: places = [] ...: def __init__(self, name): ...: self.name = name ...: def go_place(self, place): ...: self.places.append(place) ...:

In [43]: a = Tiger('Kiro')

In [44]: b = Tiger('Zim')

In [45]: a.go_place('北京')

In [46]: b.go_place('上海')

In [47]: a.placesOut[47]: ['北京', '上海']

這里，把places定義為類變量，它就記錄了所有老虎（Kiro和Zim，以及后面實例化出來個各個老虎）去過的地方，所以，盡管a只去過北京，但是當我們通過a查看places，也看到了上海。這就是可變對象作為類變量時的特性。如果我們就是想記錄所有老虎實例對象去過的地方，這樣的用法就是恰到好處。

如果，我們只想記錄每一只老虎去過的地方，那么就應(yīng)該把places定義為實例變量，也就是在__init__()中進行初始化賦值。