Python 类介绍，以及定义和使用类

定义 Python 类

在 Python 中，类通常被定义在模块中，其语法的基本形式如下。

class <classname>:
    <docstring>
    <block>

classname 部分

classname为类的名称，他需要符合 Python 的标识符规范，不能使用关键字或保留关键字。

docstring 部分

docstring是类的文档字符串，包含了对类的说明，这并非强制性的要求，一个类可以没有文档字符串。

block 部分

block为类的主体代码，他和docstring都需要使用某种空白字符进行缩进，以表示其归属于类。

Python 类的特性

与模块类似，在类中定义的变量（字段），属性，方法（函数）等内容，被称为特性（Attribute）。特性可通过形式类似于c.name，c.name=value的表达式进行访问，其中c为类或对象（类的实例），name为特性（名称，标识符），value为特性的新值。

当然，类的特性可以被称呼为变量，方法，属性，这并没有什么问题。

# 一个简单的类 Apple
class Apple:
	# 变量 variety
	variety = '普通苹果'
	# 静态方法 show
	@staticmethod
	def show():
		print(Apple.variety)


# 为特性 variety 赋值
Apple.variety = '石头苹果'
# 调用 show 方法
Apple.show()

石头苹果

Python 的类特性和实例特性

在 Python 中，类的特性分为类特性和实例特性，类特性直接在类中定义，或通过表示类的参数（一般约定为cls）来定义，而实例特性则需要通过实例，或表示实例的参数（一般约定为self）来定义。

类特性可通过类或表示类的参数（一般约定为cls），以及实例或表示实例的参数（一般约定为self）来访问，而实例特性则只能通过实例或表示实例的参数来访问。

# 一个简单的类 Apple
class Apple:
	# …
	# 构造器
	def __init__(self, w):
		# 通过表示实例的 self 定义了实例变量 weight
		self.weight = w
# …
# 为 Apple 类添加一个类变量，然后显示 Apple 类的所有特性
Apple.price = 10
print(Apple.__dict__)
# 为实例添加一个实例变量，然后显示实例的所有特性
apple = Apple(100)
apple.price = 30
print(apple.__dict__)

{'__module__': '__main__', 'variety': '石头苹果', 'show': <staticmethod(<function Apple.show at …>)>, '__init__': <function Apple.__init__ at …>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Apple' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Apple' objects>, '__doc__': None, 'price': 10}
{'weight': 100, 'price': 30}

# …
# 创建 Apple 类的实例
apple = Apple(30)
# 通过实例访问类变量 variety
print(apple.variety)


# 下面的赋值语句将为实例定义新的实例变量 variety
apple.variety = '超大苹果'
# 因此，类变量 variety 并没有变化
print(Apple.variety)

石头苹果
石头苹果

定义 Python 类的变量

类的变量（字段）分为类变量和实例变量，他是类的特性之一，你可以通过以下形式来定义类变量或实例变量，其中，cls为表示类的参数，self为表示实例的参数。

[cls|self.]<variablename>=<value>

variablename 部分

variablename为变量名称，他需要符合 Python 的标识符规范，不能使用关键字或保留关键字。

value 部分

value为变量对应的值。

# 一个表示学生的类 Student
class Student:
	# 类变量 count
	count = 0
	# 构造器
	def __init__(self, n, a):
		# 实例变量 name，age
		self.name = n
		self.age = a

定义 Python 类的方法

类的方法（函数）是类的特性之一，他与模块中的函数有相似之处，可通过如下形式进行定义，其中，@classmethod表示定义类方法，@staticmethod表示定义静态方法。

[@classmethod|@staticmethod]
def <methname>(<parameterlist>)
    <block>

methname 部分

methname为方法名称，他需要符合 Python 的标识符规范，不能使用关键字或保留关键字。

parameterlist 部分

parameterlist是方法的参数列表，他定义了方法的所有参数，参数之间使用,进行分隔。

block 部分

block为方法的主体代码，需要使用某种空白字符进行缩进，以表示其归属于方法。

如果未指定修饰符@classmethod或@staticmethod，则定义的方法被称为实例方法，其第一个参数一般命名为self，表示实例本身，通过该参数可读取写入实例特性，或读取类特性。当通过实例调用实例方法时，需要省去self参数，当通过类调用实例方法时，需要给出self参数。

如果指定了修饰符@classmethod，则定义的方法为类方法，其第一个参数一般命名为cls，表示类本身，通过该参数可以访问类特性，但不能访问实例特性。无论是通过实例还是类，调用类方法时都需要省去cls参数。

如果指定了修饰符@staticmethod，则定义的方法为静态方法，静态方法不像实例方法或类方法一样拥有特殊参数，因此他不能通过特殊参数来访问实例特性或类特性。

# 一个表示学生的类 Student
class Student:
	# …
	# 实例方法 info
	def info(self):
		print(f'{self.name} {self.age}')


	# 类方法 show
	@classmethod
	def show(cls):
		# 通过参数 cls 读取类变量 count
		print(f'一共 {cls.count} 个学生')
		
	# 静态方法 set_count
	@staticmethod
	def set_count(c):
		# 只能通过类访问类变量
		Student.count = c
		print(f'学生数量被设置为 {Student.count}')


student = Student('小小', 13)
# 调用实例方法 info
student.info()
Student.info(student)
# 调用静态方法 set_count
student.set_count(-100)
Student.set_count(100)
# 调用类方法 show
student.show()
Student.show()

小小 13
小小 13
学生数量被设置为 -100
学生数量被设置为 100
一共 100 个学生
一共 100 个学生

定义 Python 类的私有特性

无论是类特性还是实例特性，如果标识符以__开头，则这些特性即为私有特性，只能在定义他们的类中访问，不能在外部或派生类中访问。

# 一个表示教师的类 Teacher
class Teacher:
	# 构造器
	def __init__(self, n, a):
		# 私有实例变量 __name，__age
		self.__name = n
		self.__age = a


teacher = Teacher('隐者', 30)
# 显示 Teacher 实例的所有特性
print(teacher.__dict__)
# 使用特殊方式访问私有变量 __name
print(teacher._Teacher__name)

{'_Teacher__name': '隐者', '_Teacher__age': 30}
隐者

定义 Python 类的构造器

类的构造器是一个名为__init__的实例方法，与其他实例方法一样，__init__方法的第一个参数一般命名为self，表示实例自身，其余参数可用于初始化实例变量或执行其他操作，就如同Student类所作的那样。

当然，在官方文档中，并没有构造器这样的说法，__init__的含义仅为初始化，他在实例创建后被调用。

创建 Python 类的实例

要创建类的实例，你需要使用类名称和()，()包含了一组参数，这些参数一般与__init__方法的参数一致（需要省去self）。比如，之前示例中使用Student('小小',13)创建了Student类的实例。

# …
# 获取 Student 类和之前创建的实例 student 的类型信息
print(student.__class__)
print(Student.__class__)

<class '__main__.Student'>
<class 'type'>

Python 类的命名空间

理所当然的，类应该拥有自己的命名空间，以避免类所拥有的特性的标识符与其他标识符冲突。

Python 类的文档字符串

与函数和模块类似，类也具有存储在__doc__中的文档字符串，他是字符串字面量，是类的第一行有效代码，可以采用紧密相邻或加入空白的方式进行拼接，不包含需要运算的内容或操作。

# 一个奇怪的类
class Hello:
	"""你好啊，"""'Python！'

Python 嵌套类

嵌套类是定义在另一个类，函数或方法中的类。由于作用域的一般性原则，被定义的嵌套类的可访问性，等同于同一命名空间中定义的变量。

# 一个奇怪的类
class Hello:
	# …
	# 一个奇怪的嵌套类
	class World:
		pass

内容分类

源码

src/zh/classes·codebeatme/python·GitHub