Python类的定义和使用

一、前言

  在Python中，类表示具有相同属性和方法的对象的集合。在使用类时，需要先定义类，然后再创建类的实例，通过类的实例就可以访问类中的属性和方法了。

二、定义类

  在Python中，类的定义使用class关键字来实现，语法如下：

class ClassName：
	“”“类的帮助信息”“”     # 类文本字符串
	statement            # 类体

参数说明：

• ClassName：用于指定类名，一般使用大写字母开头，如果类名中包括个词，第二个单词的首字母也要大写，这种命名方法也称为“驼峰式命名法”，这是惯例。当然，也可以根据自己的习惯命名，但是一般推荐按照惯例来命名。
• “类的帮助信息”：用于指定类的文档字符串。定义该字符串后，在创建类的对象时，输入类名和左侧的括号“（ ” 后，将显示信息。
• statement：类体，主要由类变量（或类成员）、方法和属性等定义语句组成。如果在定义类时，没有想好类的具体功能，也可以在类体中直接使用Pass语句代替。

class Geese:
	"""大雁类"""
	pass

三、创建类的实例

  定义完成后，并不会真正创建一个实例。这就好比一个汽车的设计图。设计图可以告诉你汽车看上去怎么样，但设计图本身不是一个汽车。你不能开走它，它只能用来建造真正的汽车，而且可以使用它制造很多汽车。那么如何创建实例呢？

  class语句本身并不创建该类的任何实例。所以在类定义完成以后，可以创建类的实例，即实例化该类的对象。创建类的实例的语法如下：

ClassName(parameterlist)

参数说明：

• ClassName：是必选参数，用于指定类。
• parameterlist：可以选参数，当创建一个类时，没有创建__init__()方法，或者当__init__()方法只有一个self参数时， parameterlist可以省略。

  例如，创建上面Geese类的实例，可以使用下面代码：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""
    pass


# 创建实例
wildGoose = Geese()
print(wildGoose)

  执行上面代码后，将显示类似下面的内容：

  从上面的执行结果中可以看出，wildGoose是Geese类的实例。

四、“魔术”方法——_ init _()

  在创建类后，类通常会自动创建一个__init__()方法。该方法是一个特殊的方法，类似JAVA 语言中的构造方法。每当创建一个类的新实例时，Python都会自动执行它。init()方法必须包含一个参数，并且必须是第一参数。self参数是一个指向实例本身的引用，用于访问类中的属性和方法。
在方法调用时会自动传递实际参数self。因此，当__init__()方法只有一个参数时，在创建类的实例时，就不需要指定参数了。

  例如，下面乃然以大雁为例，并创建__init__()方法，代码如下：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""

    def __init__(self):
        print("我是大雁类")

wildGoose = Geese()

  运行以上代码，将输出以下内容：

  常见错误
  在为类创建__init__()方法时，在开发环境中运行下面的代码：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""

    def __init__():             # 构建方法
        print("我是大雁类")


wildGoose = Geese()				# 创建大雁实例

  运行上述代码，将抛出以下异常：

  在__init__()方法中，除了self参数外，还可以自定义一些参数，参数间使用逗号“,”进行分隔。例如，下面的代码将在创建__init__()方法时，再指定3个参数，分别是beak、wing和claw：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""

    def __init__(self, beak, wing, claw):
        print("我是大雁类!我有一下特征：")
        print(beak)
        print(wing)
        print(claw)

beak_1 = "喙"
wing_1 = "翅膀"
claw_1 = "爪"
wildGoose = Geese(beak_1, wing_1, claw_1)

  运行上面代码，将显示以下结果：

五、创建类的成员并访问

  类的成员主要由实例方法和数据成员组成。在类中创建了类的成员后，可以通过类的实例进行访问。下面进行详细介绍。

1.创建实例方法并访问

  所谓实例方法是指在类中定义函数。该函数是一种在类的实例上操作的函数。同__init__()方法一样，实例方法的第一参数必须是self，并且必须包含一个self参数。创建实例的方法的语法格式如下：

def functionName(self,parameterlist):
	block

参数说明：

• functionName：用于指定方法名，一般使用小写字母开头。
• self：必要参数，表示类的实例，其名称可以是self以外的单词，使用self只是一个习惯而已。
• parameterlist：用于指定除self参数以外的参数，各参数间使用逗号“,”进行分隔。
• block：方法体，实现的具体功能

  实例创建完成后，可以通过类的实例名称和点(.)操作符进行访问。具体的语法格式如下：

instanceName.functionName(parametervalue)

参数说明：

• instanceName：为类的实例名称
• functionName：为要调用的方法名称
• parametervalue：表示为方法指定对应的实际参数，其值的个数与创建实例方法中parameterlist的个数相同。

2.创建数据成员并访问

  数据成员是指类中定义的变量，即属性，根据定义位置，又可以分为类属性和实例属性，下面分别进行介绍。

• 类属性
    类属性是指在定义类中，并且在函数体外的属性。类属性可以在类的所有实例之间共享值，也就是在所有实例化的对象中公用。

  例如，定义一个雁类，在该类中定义3个属性，用于记录雁的特征，代码如下：

class Geese:
    """大雁类"""
    beak_1 = "喙，比较尖"  # 定义类属性（喙）
    wing_1 = "翅膀，比较大" 
    claw_1 = "爪，行走自如"

    def __init__(self):
        print("我是大雁类!我有一下特征：")
        print(Geese.beak_1)   # 输出喙的属性
        print(Geese.wing_1)
        print(Geese.claw_1)

  创建上面的类Geese，然后创建类的实例，代码如下：

goose = Geese()  # 实例化一个雁的对象

  运行上面代码创建Geese类的实例后，将显示以下内容：

• 实例属性

  实例属性是指定义在类的方法中的属性，只作用于当前实例中。

  例如，定义一个雁类Geese，在该类的__init__()方法中定义3个实例属性，用于记录雁类的特征，代码如下：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""
    def __init__(self):
        self.beak_1 = "喙，比较尖"  # 定义实例属性（喙）
        self.wing_1 = "翅膀，比较大"
        self.claw_1 = "爪，行走自如"
        print("我是大雁类!我有一下特征：")
        print(self.beak_1)   # 输出喙的属性
        print(self.wing_1)
        print(self.claw_1)

  创建上面的类Geese，然后创建类的实例，代码如下：

goose = Geese()  # 实例化一个雁的对象

  运行上面代码创建Geese类的实例后，将显示以下内容：

• 说明：

  实例属性只能通过实例名访问。如果通过类名访问实例属性，将抛出如图所示的异常。

  对于实例的属性也可以通过实例名称修改，与类不同，通过实例名称修改实例属性后，并不能影响该类的其他实例中相应的实例属性值。例如，定义一个雁类，并在__init__()方法中定义一个实例属性，然后创建两个Geese类的实例，并修改一个实例属性，最后分别输出实例属性，代码如下：

# 创建类
class Geese:
    """大雁类"""

    def __init__(self):
        self.beak_1 = "喙，比较尖"  # 定义实例属性（喙）
        print(self.beak_1)


goose1 = Geese()  # 创建Geese实例1
goose2 = Geese()  # 创建Geese实例2
goose1.beak_1 = "喙，比长鹅尖"  # 修改实例属性
print("goose1的beak_1属性：", goose1.beak_1)
print("goose2的beak_1属性：", goose2.beak_1)

  运行上面代码，将显示以下内容：

六、访问限制

  在类的内部可以定义属性和方法，而在类的外部则可以直接调用属性或方法来操作数据，从而隐藏了类内部的复杂逻辑。但Python并没有对属性和方法的访问权限进行限制。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单下划线（_foo）、双下划线（__foo）或者首尾加双下划线（ __ foo __）,从而限制访问权限。其中，单下划线、双下划线、首尾双下划线的作用如下：

• __ foo __ ：首尾双下划线表示定义特殊方法，一般是系统定于名字，如__init__()。
• _foo：以单下划线开头的表示protected（保护）类型的成员，只允许类本身或子类访问，但不能使用“ from module impor”语句导入。

  例如，创建一个Swan类，定义保护属性_neck_swan,并在__init__()方法中访问该属性，然后创建Swan类的实例，并通过实例名输出保护属性_neck_swan，代码如下：

class Swan:
    """天鹅类"""
    _neck_swan = "天鹅脖子长"  # 创建私有属性

    def __init__(self):
        print("__init__():", Swan._neck_swan)


swan = Swan()  # 创建Swan类
print("直接访问：", swan._neck_swan)

  执行以上代码，将显示以下内容：

   从上面的运行结果中可以看出：保护属性可以通过实例名访问。

• __foo：双下划线表示private（私有）类型的成员，只允许定义该方法的类本身进行访问，而且也不能通过类的实例进行访问，但是可以通过“类的实例名.类名 __xxx”方式访问。

  例如，创建一个Swan类，定义保护属性__neck_swan,并在__init__()方法中访问该属性，然后创建Swan类的实例，并通过实例名输出保护属性__neck_swan，代码如下：

class Swan:
    """天鹅类"""
    __neck_swan = "天鹅脖子长"  # 创建私有属性

    def __init__(self):
        print("__init__():", Swan.__neck_swan)


swan = Swan()  # 创建Swan类
print("加入类名：", swan._Swan__neck_swan)
print("直接访问：", swan.__neck_swan)

  运行上面代码，将输出如图所示的结果：

  从上面的运行结果可以看出：私有属性可以通过“类名.属性名”方式访问，也可以通过“实例名.类名__xxx”方式访问，但是不能直接通过“实例名.属性名”方式访问。