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

Python是面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語言，在Python里面“一切都是對(duì)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(duì)象。

語言本身提供了上述的基本對(duì)象，但在實(shí)際編程中，我們要?jiǎng)?chuàng)造各種各樣的對(duì)象，Python就為我們提供了創(chuàng)造我們自己的對(duì)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(gè)新類型的對(duì)象，并可以創(chuàng)建該類型的新實(shí)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(xué)習(xí)Python類時(shí)做一定的對(duì)比進(jìn)行學(xué)習(xí)；如果你沒有學(xué)過其它語言也不要緊，學(xué)過之后你會(huì)發(fā)現(xiàn)，類的概念是如此簡(jiǎn)單。

類的定義

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

class ClassName： 語句1 ... 語句n

是不是這個(gè)形式跟函數(shù)的定義（def 語句）很像。因?yàn)轭愂菙?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(gè)特別形式就是第一個(gè)參數(shù)必須是self，后面將詳細(xì)介紹。

進(jìn)入類定義時(shí)，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的命名空間，并把它用作局部作用域。因此，所有對(duì)局部變量的賦值都是在這個(gè)新命名空間內(nèi)進(jìn)行的。特別的，函數(shù)定義會(huì)綁定到這個(gè)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(shí)，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)類對(duì)象。它基本上是一個(gè)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(jìn)入類定義之前起作用的）局部作用域?qū)⒅匦律?，類?duì)象將在這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(duì)象

類對(duì)象（比如上面例子的ClassName）支持兩種操作：屬性引用和實(shí)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(duì)象被創(chuàng)建時(shí)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(gè)包含數(shù)據(jù)和方法的簡(jiǎn)單的類定義：

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

對(duì)這個(gè)類的有效的屬性引用就是：

YuanRenXue.name

YuanRenXue.say_hi，

它們分別返回一個(gè)字符串和一個(gè)函數(shù)對(duì)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(gè)有效的屬性，對(duì)他的引用會(huì)返回所屬類的文檔字符串：'A demo of class'。

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

yrx = YuanRenXue()

這就創(chuàng)建了一個(gè)類的新實(shí)例并將詞對(duì)象分配給局部變量yrx。

實(shí)例化操作可以看成是“調(diào)用”類對(duì)象。但我們?cè)趧?chuàng)建類實(shí)例時(shí)都想要做些初始化操作，為此類定義時(shí)可以定義一個(gè)名為__init__()的特殊方法。它是類實(shí)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(shí)例化操作會(huì)自動(dòng)調(diào)用該方法。

當(dāng)然，__init__()方法也可以有額外（除self之外）的參數(shù)以實(shí)現(xiàn)更靈活的初始化操作。類對(duì)象實(shí)例化時(shí)（“調(diào)用”類對(duì)象）傳遞的參數(shù)會(huì)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(shí)例對(duì)象

類實(shí)例化后我們就得到了實(shí)例對(duì)象，對(duì)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(duì)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(shí)產(chǎn)生。比如p是聲明創(chuàng)建的Point的實(shí)例，則以下代碼會(huì)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(shí)聲明（數(shù)據(jù)屬性不需要聲明），但在任何時(shí)候，我們可以給實(shí)例賦值一個(gè)新的數(shù)據(jù)屬性（這里是p.times），并可以隨時(shí)刪除實(shí)例的數(shù)據(jù)屬性（del p.times）。

方法，是“從屬于”對(duì)象的函數(shù)。方法這個(gè)術(shù)語并不是類實(shí)例獨(dú)有的，其它對(duì)象也可以有方法。比如，列表對(duì)象有append(), insert(), sort()等方法。

實(shí)例對(duì)象的有效方法名稱依賴于其所屬的類。根據(jù)定義，一個(gè)類中所有是函數(shù)對(duì)象的屬性都是定義了其實(shí)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?yàn)?code>YuanRenXue.say_hi是一個(gè)函數(shù)；而yrx.name不是方法，因?yàn)?code>YuanRenXue.name不是一個(gè)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(gè)方法對(duì)象，不是函數(shù)對(duì)象，通俗講，前者是實(shí)例的方法，后者是類的函數(shù)。

方法對(duì)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(gè)方法也可以換另外一種形式，把它賦值給一個(gè)變量后再調(diào)用。例如：

yrx_say = yrx.say_hiyrx_say()

當(dāng)我們調(diào)用yrx.say_hi()時(shí)并沒有帶參數(shù)，但say_hi()函數(shù)定義時(shí)指定了一個(gè)參數(shù)。實(shí)際上，方法的特殊之處就是實(shí)例對(duì)象會(huì)作為函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)(self)被傳入。調(diào)用yrx.say_hi()其實(shí)就相當(dāng)于YuanRenXue.say_hi(yrx)。

類變量和實(shí)例變量

一般來說，類變量用于類的所有實(shí)例共享的屬性和方法，而實(shí)例變量用于每個(gè)實(shí)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(duì)象會(huì)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(shí)候利用這個(gè)特性，也可以在不需要的時(shí)候避免這個(gè)特性。是取是舍，全在于我們?cè)诰幊虝r(shí)要定義的類的作用。下面，我們看看這個(gè)“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(shí)例化出來個(gè)各個(gè)老虎）去過的地方，所以，盡管a只去過北京，但是當(dāng)我們通過a查看places，也看到了上海。這就是可變對(duì)象作為類變量時(shí)的特性。如果我們就是想記錄所有老虎實(shí)例對(duì)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(shí)例變量，也就是在__init__()中進(jìn)行初始化賦值。

需要注意的地方

（1）數(shù)據(jù)屬性會(huì)覆蓋掉具有相同名稱的方法屬性，因此寫程序時(shí)為了避免名稱沖突，可以使用某些規(guī)范來減少?zèng)_突，比如：

方法名稱使用大寫字母；
屬性名稱加上特殊的前綴（或加一個(gè)下劃線）；
用動(dòng)詞來命名方法，用名詞來命名數(shù)據(jù)屬性。

這些規(guī)范稱為“代碼規(guī)范”，一個(gè)好的代碼規(guī)范讓代碼可讀性更高，也更利用團(tuán)隊(duì)合作。有名的Python代碼規(guī)范有“PEP 8”，也有Google的Python風(fēng)格規(guī)范。

（2）數(shù)據(jù)屬性可以被方法以及對(duì)象之外的任何用戶（使用該類的人）所引用。也就是說，Python不行C++類那樣有私有成員，Python沒有任何對(duì)象能強(qiáng)制隱藏?cái)?shù)據(jù)。

（3）類對(duì)象的用戶應(yīng)該謹(jǐn)慎使用數(shù)據(jù)屬性，直接操作數(shù)據(jù)屬性可能破壞其中的固定變量。但我們可以想一個(gè)實(shí)例對(duì)象添加我們自己的數(shù)據(jù)屬性，但要避免與原有的名稱沖突。

（4）方法的第一個(gè)參數(shù)常常被命名為self，代表實(shí)例對(duì)象。但這只是大家普通認(rèn)同的一個(gè)約定。你可以用任何單詞來替代它，但是你的代碼讓氣體程序員讀起來就很費(fèi)勁，也會(huì)對(duì)VS Code這樣的編輯器造成困惑。

總結(jié)

類是組合數(shù)據(jù)和功能的方法，其中：

數(shù)據(jù)，是類的屬性，從屬于類的各種數(shù)據(jù)對(duì)象；
功能，是類的方法，定義在類內(nèi)部的各種函數(shù)。

定義好一個(gè)類我們就創(chuàng)建了一個(gè)類對(duì)象，類對(duì)象支持兩種操作：屬性引用和實(shí)例化。

類對(duì)象實(shí)例化后就得到了實(shí)例對(duì)象，它有兩種屬性名稱：數(shù)據(jù)屬性和方法。

類變量是所有類的實(shí)例共享的屬性和方法，實(shí)例變量是每個(gè)實(shí)例獨(dú)有的數(shù)據(jù)。

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