Python 基础（十四）：类和对象

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大家好，我是水滴~~

本篇主要讲述 Python 中的类和对象，主要内容有：面向对象编程、创建类、创建实例、属性的默认值、修改属性值、继承等。

一、面向对象编程

在介绍 Python 的类和对象之前，我们先了解一下面向对象编程的概念。那么什么是面向对象编程呢？

面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP）是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中，你可以将现实世界中的任何事务和情景抽象成一个对象（Object），而这个对象可以使用类（Class）来表示。例如，现象世界中的人，可以抽象成一个 Person 类。

而对象的一些特征，可以使用类的属性（Property）来表示。例如，人的特征有姓名、性别、年龄等，可以抽象出属性 name、sex、age。

另外对象还可以做一些动作，可以使用类的方法（Method）来表示。例如，人可以跑步、看书、写代码等，可以抽象出方法running()、reading()、coding()

而根据类来创建一个具体的对象，称为一个实例（Examples），这个创建的过程称为实例化。而一个类可以有无数个实例。

二、创建类

类包含了属性和方法。在 Python 中，使用 class 关键字来声明一个类，使用 __init__() 方法初始化属性值，而定义方法和定义函数一样，也就是说，我们把定义在类中的函数称为方法。

下面定义了一个 Person 类，使用特殊的__init__() 方法来初始化 name、sex、age，并定义了三个方法 running()、reading()、coding()。

class Person:
    """
    这是一个 Person 类，
    它有姓名、性别、年龄三个属性，
    它可以跑步、看书、写代码
    """

    def __init__(self, name, sex, age):
        """定义一个初始化方法，用于初始化属性的值"""
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = age
    
    def running(self):
        """定义一个跑步方法"""
        print(self.name + "正在跑步")

    def reading(self):
        """定义一个看书方法"""
        print(self.name + "正在看书")

    def coding(self):
        """定义一个写代码方法"""
        print(self.name + "正在写代码")

定义类也有很多需要注意的地方：

• 类名首字母要大写，采用的是大驼峰命名法。
• 在类中定义的函数称为方法，方法与函数的使用完全相同。
• __init__()是一个特殊的方法，每次初始化实例时都会自动调用它，用于初始化实例的属性值。
• 所有的方法都有一个 self 形参，它是必不可少的，并且只有在方法的第一个形参。self 是一个指向实例本身的引用，用于访问实例中的属性和方法。这种通过实例来访问的变量称为属性。

三、创建实例

类创建好后，就可以通过类来创建具体的实例了。

创建实例时需要指定类名，由于会自动调用 __init__() 方法，所以需要指定其实参。另外可以根据需要创建任意数量的实例，为每个实例指定不同的实例名即可。

下面例子，创建了一个姓名为“张三”的实例，并将这个实例存在在变量 person 中：

# 创建 Person 的实例，实例名为 person
person = Person("张三", "男", 18)

3.1、访问属性

要访问实例的属性，可以使用句点来访问。下面例子分别访问 person 实例的三个属性，并输出属性值：

# 访问 person 实例的属性，并使用 print 输出属性值
print(person.name)
print(person.sex)
print(person.age)

输出结果：

张三
男
18

3.2、调用方法

要调用实例的方法，同样使用据点来调用（即使方法没有行参，调用时也不要忘记在后面加括号()）。下面例子分别调用了 person 实例的三个方法。

# 调用 person 实例的方法
person.running()
person.reading()
person.coding()

输出结果：

张三正在跑步
张三正在看书
张三正在写代码

四、属性默认值

类中的每个属性都必须有初始值，否则将无法访问。对于一些属性，可以指定其默认值。

4.1、在初始化方法中指定默认值

在初始化方法中，可以直接指定默认值，无需行参来指定。

class Person:
    """
    这是一个 Person 类，
    它有姓名、性别、年龄三个属性，
    它可以跑步、看书、写代码
    """

    def __init__(self, name, sex):
        """定义一个初始化方法，用于初始化属性的值"""
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = 18
    
    ...

4.2、声明属性时指定默认值

在类中，可以直接声明一个属性，并指定其默认值。

class Person:
    """
    这是一个 Person 类，
    它有姓名、性别、年龄三个属性，
    它可以跑步、看书、写代码
    """
    
    age = 18

    def __init__(self, name, sex):
        """定义一个初始化方法，用于初始化属性的值"""
        self.name = name
        self.sex = sex
    
    ...

五、修改属性值

属性的值通过初始化后，是可以修改的，下面列出了两种修改的方法：

5.1、直接修改属性的值

要修改属性的值，最简单的方法是通过实例直接访问它并赋值。

# 创建 Person 的实例，实例名为 person
person = Person("张三", "男")
# 修改 sex 属性值
person.sex = "女"

5.2、通过方法修改属性的值

在类中可以定义一个修改属性值的方法，调用后即可修改属性的值。

    def set_sex(self, sex):
        """定义一个设置性别属性值的方法"""
        self.sex = sex

六、继承

在创建类时，还可以选择继承现有的类，当一个类继承了另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法。被继承者称为父类，继承者称为子类。子类不但拥有父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

6.1、创建子类

创建子类时，需要在类名后面指定父类名称，并在 __init__() 方法中初始化父类的属性。

下面例子我们创建一个 Woman 子类，该类继承上面例子中的 Person 类：

class Woman(Person):
    """
    这是一个 Woman 类，它继承了 Person 类，
    它具有父类的三个属性,
    它具有父类的三个方法
    """

    def __init__(self, name, age):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(name, "女", age)

我们创建的 Woman 子类，已经明确知道她的性别为“女”，所以初始化方法中无需指定行参 sex，在初始化父类属性时，将 sex 参数固定为“女”即可。

6.2、定义子类自己的属性和方法

当然子类是可以有自己的属性和方法的。

下面例子中，为 Woman 子类增加了 height 属性和 movies() 方法：

class Woman(Person):
    """
    这是一个 Woman 类，它继承了 Person 类，
    它除了有父类的三个属性，还有自己的属性：身高,
    它除了有父类的三个方法，还有自己的方法：看电影
    """

    def __init__(self, name, age, height):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(name, "女", age)
        """初始化自己的属性"""
        self.height = height

    def movies(self):
        """定义一个看电影方法"""
        print(self.name + "正在看电影")

6.3、重写父类的方法

当父类的方法不适用于子类时，可以在子类中重写父类的方法。

例如：我们定义的 Woman 子类不会写代码，那么就可以重写父类的 coding() 方法。

class Woman(Person):
    """
    这是一个 Woman 类，它继承了 Person 类，
    它除了有父类的三个属性，还有自己的属性：身高,
    它除了有父类的三个方法，还有自己的方法：看电影
    """

    def __init__(self, name, age, height):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(name, "女", age)
        """初始化自己的属性"""
        self.height = height

    def movies(self):
        """定义一个看电影方法"""
        print(self.name + "正在看电影")
        
    def coding(self):
        """重写父类的写代码方法"""
        print(self.name + "不会写代码")

6.4、子类的实例

我们在使用子类的实例时并没有特殊的地方，访问其父类的属性和方法的方式，与访问子类的方式完全相同。

下面例子创建了 Woman 的实例，调用了实例的方法，并访问了实例的属性

# 创建 Woman 的实例，并将实例存在到变量 woman 中
woman = Woman("小红", 18, 165)

# 调用 woman 实例的方法
woman.running()
woman.reading()
woman.coding()
woman.movies()

# 访问 woman 实例的属性，并输出
print(woman.name)
print(woman.sex)
print(woman.age)
print(woman.height)

输出结果：

小红正在跑步
小红正在看书
小红不会写代码
小红正在看电影
小红
女
18
165

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