Python类的定义和使用详情

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:

Python类的定义和使用详情_第1张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第2张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第3张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第4张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第5张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第6张图片

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。

Python类的定义和使用详情_第7张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第8张图片

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:

Python类的定义和使用详情_第9张图片

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:

# 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,将输出如图所示的结果:

Python类的定义和使用详情_第10张图片

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。

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