类的定义和使用

定义类#

同函数定义（def 语句）类似，类的定义通过 class 语句实现：

class ClassName:
    """类的文档字符串"""  # 类的帮助信息
    statement     # 类体
  • 其中 ClassName 用于指定类名，一般使用“驼峰式命名法”；
  • """类的文档字符串"""可以通过 ClassName.__doc__ 查看；
  • statement 主要由类变量（或称类成员）、方法和属性等定义语句组成。

示例：

class Student:
    """所有学生的基类"""
    count = 0  # 类变量，表示学生总数

    def __init__(self, id, name):  # 特殊的构造方法
        self.id = id
        self.name = name
        self.scores = {}
        Student.count += 1

    def set_score(self, course, score):  # 方法
        self.scores[course] = score

上页代码中：

  • count 变量是一个类变量，又称类属性，类变量定义在类中且在函数体之外，它的值将在这个类的所有实例之间共享。类属性可以通过类名称（如 Student.count）或实例名访问。
  • __init__ 和 set_score 这些在类中定义的函数，称为方法，方法是从属于对象的函数。
  • self 是方法的一个特殊参数，代表类的实例，它在方法的参数列表中首先给出，但在调用时不必传入相应的参数。
  • id、name 和 scores 这种使用 self.name 形式赋值的变量称为实例变量，又称实例属性，一般应该在 __init__() 函数中定义所有实例变量。
  • 所有这些类变量、实例变量、方法都可统称为属性（Attribute）。

可以通过属性引用的方式（obj.name）访问类变量，如下所示：

print(Student.count)  # 0

创建类的实例#

定义好的类相当于一栋房屋的设计图，它告诉我们房屋的模型，但本身不是房屋。要创建真实的房屋，需要把类实例化。

类的实例化使用函数表示法。如下所示:

class MyClass:  # 定义 MyClass 类
    pass

obj1 = MyClass()  # MyClass 类的实例化
obj2 = MyClass()  # MyClass 类的实例化

obj1 = MyClass() 创建类 MyClass 的新实例并将其赋值给变量 obj1。

__init__() 方法是一种特殊的方法，称为构造函数或构造器。每当创建一个类的新实例时，都会自动执行该方法。该方法必须包含一个 self 参数，且其必须是第一个参数。示例如下：

class Dog:
    def __init__(self):
        print('汪！汪！')

my_dog = Dog()  # 汪！汪！
说明

在 __init__() 方法的名称中，开头和结尾处是两个下划线（中间没有空格），这是一种约定，旨在区分 Python 的默认方法和普通方法。

zhangsan = Student(2001, '张三')
lisi = Student(2002, '李四')

print(Student.count)

访问属性#

在创建了类的实例后，可以通过属性引用访问实例的属性（实例变量和方法）。例如：

zhangsan = Student(2001, '张三')
zhangsan.set_score('数学', 79.0)  # 调用实例方法时不必给定 self 参数
print(zhangsan.scores)  # 访问其 scores 数据属性，{'数学': 79.0}
print(zhangsan.count)  # 甚至可以通过实例访问类变量，1

lisi = Student(2002, '李四')
lisi.set_score('数学', 88.5)
print(lisi.name)  # 李四
print(lisi.count)  # 2

print(Student.count)  # 2

类属性、实例属性都可以自由地添加、修改和删除：

class Dog:
    bark_mode = '汪！汪！'
    def __init__(self):
        print(Dog.bark_mode)

my_dog1 = Dog()  # 汪！汪！
Dog.bark_mode = '嗷...呜...'
my_dog2 = Dog()  # 嗷...呜...
Dog.name = '狗狗'
print(Dog.name)  # 狗狗
my_dog1.name = '阿黄'
print(my_dog1.name)  # 阿黄，同样的属性名称同时出现在实例和类中，则属性查找会优先选择实例
del Dog.bark_mode
del my_dog1.name

一般来说，实例变量用于每个实例的唯一数据，而类变量用于类的所有实例共享的属性和方法。

也可以使用以下函数的方式来访问属性：

  • getattr(object, name, /) 或 getattr(object, name, default, /): 返回 object 对象的 name 属性，等价于 object.name。
  • hasattr(object, name, /)：检查是否存在一个属性，如果字符串 name 是对象 object 的属性之一的名称，则返回 True，否则返回 False。
  • setattr(object, name, value, /)：设置一个属性。如果属性不存在，会创建一个新属性，等价于 object.name = value。
  • delattr(object, name, /)：删除属性，等价于 del object.name。

内置属性#

所有类具有一些内置属性：

  • __dict__: 类的属性（包含一个字典，由类的数据属性组成）。
  • __doc__：类的文档字符串。
  • __name__：类名。
  • __module__：类定义所在的模块（类的全名是 __main__.ClassName，如果类位于一个导入模块 mymod 中，那么 ClassName.__module__ 等于 mymod）。
  • __bases__：类的所有父类构成元素（包含了一个由所有父类组成的元组）。

访问限制#

为了保证类内部的某些属性或方法不被外部所访问，可以在属性或方法名前面添加双下划线 __private_attrs 声明该属性为私有，只允许定义这个类本身进行访问。如下所示：

class Student:
    """所有学生的基类"""
    __count = 0  # 私有类变量，表示学生总数

    def __init__(self, id, name):  # 特殊的构造方法
        self.__avg_score = None  # 私有示例变量
        self.id = id
        self.name = name
        self.scores = {}
        Student.__count += 1

    def set_score(self, course, score):  # 方法
        self.scores[course] = score
        self.__avg_score = sum(self.scores.values()) / len(self.scores)

    def avg_score(self):
        return self.__avg_score

zhangsan = Student(2001, '张三')
zhangsan.set_score('数学', 79.0)
print(zhangsan.avg_score())

单下划线、双下划线、头尾双下划线说明：

  • _foo：以单下划线开头的表示的是保护（protected）类型的变量，即保护类型只能允许其本身与子类进行访问，不能用于 from module import *。
  • __foo：以双下划线开头的表示的是私有类型（private）类型的变量，只能是允许这个类本身进行访问。
  • __foo__：头尾双下划线定义的是特殊属性，一般是系统定义名字，类似 __init__() 之类的。

Python 通过不同的下划线命名方式在一定程度上实现了封装（Encapsulation）。封装是面向对象编程的三大基本特征之一。封装思想保证了类内部数据结构的完整性，使用该类的用户无法直接看到类中的数据结构，只能使用类允许公开的数据，很好地避免了外部对内部数据的影响，提高了程序的可维护性。

概述类的继承