python类的定义与特点_Python class类的定义与使用

Python 使用关键字 class 来定义一个新类，class 关键字之后是一个空格，接下来是类名，然后以冒号:结尾，类体部分要具有相同的缩进，标识归属于这个类。

类的格式如下：

class ClassName :

class_suite   #类体

这里，class_suite 由成员方法和成员属性构成。需要说明的是，一般而言，在面向对象编程中，函数和方法可看作同义词。但在 Python 中，函数和方法还是有所不同的。方法是指与特定实例绑定的函数，因此，我们常把类中的函数称为方法(这一点类似于 Java)，而把不与实例绑定的普通功能块称为函数(如全局的内置函数 print( )、len( ) 等)。

当通过对象调用方法时，对象本身(即 self )将作为第一个参数被传递过去，而普通函数则不具备这个特性。例 1 演示了一个具体的类的设计和使用。

【例 1】Python 类的设计和使用(class-people.py)

class Person:

height = 140 #定义类的数据成员

#定义构造方法

def __init__(self, name, age, weight):

self.name = name #定义对象的数据成员属性

self.age = age

#定义私有属性，私有属性在类外部无法直接进行访问

self._weight = weight

def speak(self):

print ("%s 说：我 %d 岁，我体重为 %d kg，身高为 %d cm" %(self.name, self.age, self._weight, Person.height))

#实例化类

p1 = Person('Alice',10,30) #实例化类

p1.speak() #引用对象中的公有方法

p1.age = 11

p1.name = 'Bob'

p1.speak()

程序执行结果为：

Alice 说：我 10 岁，我体重为 30 kg，身高为 140 cm

Bob 说：我 11 岁，我体重为 30 kg，身高为 140 cm

下面简单解释一下范例中的代码。在 Python 中，类中的数据成员可大致分为两类：属于对象的数据成员和属于类的数据成员。

属于对象的数据成员主要是指，在构造方法 __init__() 中定义的数据成员(当然也可以在其他成员方法中定义)，这类数据成员的定义和使用都必须以 self 作为前缀。同一个类定义下的不同对象之间互不影响。

而属于类的数据成员为所有对象共享，它不独属于任何一个对象。这一点类似于 C++、Java 中定义的静态数据成员。例 1 的第 02 行就定义了一个属于类的数据成员 height，它作为共享变量，属于所有后续创建的对象。

在本例的构造方法 __init__() 中(第 04～08 行)，定义了三个数据成员(name、age和__weight)，它们都以“self.”作为访问修饰，这表明它们是属于对象的数据成员。第 08 行定义的数据成员与第 05～06 行定义的数据成员不同，该数据成员的名称是以两个下画线“__”开始的，这是 Python 的一个约定，表明它是一个私有数据成员。

私有数据成员在类外通常是不能被直接访问的。如果想访问这类数据成员，需要借助公有成员函数(相当于类的外部接口)，例如通过第 09～10 行定义的方法 speak( ) 就可以访问私有数据成员 __weight。

类似地，如果类中的某个方法是由两个下画线“__”开始的，则表明它是一个私有方法。私有方法只能在类的内部被调用。

在 Python 中，以下画线开头或结尾的成员通常都有特殊的含义。比如，有如下三种情况值得注意(下面的“xxx”表示任意合法的字符串)。

_xxx：以一个下画线开始的成员，表示保护成员，凡是被这样标识命名的都不能通过“from module import *”的方式导入。也就是说，这类保护成员只对自己和其子类开放访问权限。

__xxx__：前后都有两个下画线的成员，表示 Python 系统自定义的特殊成员。比如，__init__() 表示构造方法，__del__() 表示析构方法等。

__xxx：仅前面由两个下画线开始的成员，表示私有成员(如前所述)。这类成员只能供类内部使用，不能被继承，但可以通过“对象名._类名__xxx”这样特殊的方式来访问。因此，严格意义上，Python中不存在私有成员。

范例中的 speak( ) 方法，由于方法名开始处没有“__”，说明它是公有方法。如果要访问对象里的某个公有数据成员或方法，可通过下面的方式来实现。

对象名称.属性名  #访问属性

对象名称.方法名  #访问方法

例如，若想给 Person 类的对象 p1 中的属性 name 赋值“Bob”，并将年龄赋值为 11，可用如下方法实现(见例 1 的第15行和第16行)。

p1.age = 11 #修改Person类中的age属性

p1.name = 'Bob' #修改Person类中的name属性

如果想调用 Person 中的 speak( ) 方法，可采用下面的写法(参见例 1 的第 14 行和第 17 行)。

p1.speak() #调用Person类中的speak ()方法

对于取对象属性和方法的点操作符.，笔者建议读者直接读成中文“的”。例如，p1.name = "Bob"，可以读成“p1 的 name 被赋值为 Bob”。再例如，“p1.talk()”可以读成“p1 的 talk() 方法”。

这样读是有原因的，点操作符.对应的英文为“dot”，通常“t”的发音弱化，因而读成“[d ɔ]”，而“[dɔ]”的发音很接近汉中语“的”的发音，如图 1 所示。此外，“的”在含义上也有“所属”的意思。因此将点操作符读成“的”，音和意皆有内涵。

图 1：点操作符“.”的发音

在 Python 类中定义一个方法同样需要使用 def 关键字，但与类外的一般函数定义不同，类中方法的参数必须包括 self 参数(表示对象本身)，且为第一个参数。比如，构造方法(第 04 行)的第一个参数就是 self，后面的三个参数 name、age 和 weight 才是真正意义上的形参。再比如，speak( ) 方法(第 09 行)本不需要额外的参数，但按照 Python 的要求，它的第一个参数必须是 self。

Python __init__()构造方法

事实上，很多类在定义对象时，都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此，在 Python 中，类中可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法，它的功能就如 C++、Java 中的构造方法，主要用于对象的初始化，如例 1 中第 04～08 行代码所示。第 13 行代码创建了一个新的实例 p1，它会自动调用构造方法。

p1 = Person('Alice',10,30) #实例化 Person 类，自动调用构造方法__int__()

与 C++、Java 等语言不同的是，Python 并没有使用“new”操作来生产一个新对象，而是自动为用户创建对象，然后隐式调用 __init__( ) 方法初始化该对象。对于上一行代码，Python 编译器会将其解释为如下代码：

Person().__init__ (p1, 'Alice', 10, 30) #此代码无法正确执行

其中 Person 是类名(即工厂函数)，它会调用 __init__()，可以看到，p1 作为该函数的第一个实参被传递给了 __init__() 的第一个形参 self。现在，你该明白 self 的用途了吧，它就代表对象本身，有点类似于 C++ 中的 this 指针或 Java 中的 this 对象。事实上，作为函数形参的 self，并非 Python 的关键字，我们完全可以使用其他名称(如 this )来代替 self，但最好还是约定俗成地使用“self”。

下面回到关于 Person 类的数据成员的讨论上，假设我们在运行例 1 的环境下(相应的变量已经加载到内存之中)，再追加如下语句，则会有不同的运行结果。

p2 = Person('Luna', 11, 31) #创建另外一个对象p2

Person.height = 150 #为属于类的数据成员height重新赋值

p1.speak() #输出pl对象的信息

p2.speak() #输出p2对象的信息

程序执行结果为：

Alice 说：我 10 岁，我体重为 30 kg，身高为 140 cm

Bob 说：我 11 岁，我体重为 30 kg，身高为 140 cm

Bob 说：我 11 岁，我体重为 30 kg，身高为 150 cm

Luna 说：我 11 岁，我体重为 31 kg，身高为 150 cm

从运行结果可以看出，我们在第 19 行更改了属于类的公有数据成员 height 的值，而该数据为所有对象共享，因此对象 p1 和 p2 中的 height 值都改变了。

在 Java、C++ 这类面向对象编程语言中，一旦类的设计“尘埃落定”，由这个类构造的对象内的属性和方法就会完全确定下来。而 Python 则留下一个“后门”，它能为对象添加新的临时属性。比如说，在上述代码中，p1 对象没有属性 nickname，但我们可以给它添加一个，代码如下所示：

In [1]: p1.nickname = 'zhang3 ' #为对象 p1 添力口一个临时属性 nickname

In [2]: p1.nickname

Out[2] : 'zhang3'

这个临时属性仅仅属于对象 p1，并不影响 Person 的其他对象(如 p2)，如果我们试图访问 p2.nickname，将会产生错误信息：'Person' object has no attribute 'nickname'(Person 对象没有 'nickname' 这个属性)。