python 中 Class（类）的详细说明

Class 类

用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

一个人（身高：一米八）要吃饭、喝水、睡觉；
一只老虎（体重：300斤）要奔跑、洗澡、捕猎。

一、名词定义

• 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
• 方法： 类中定义的 函数 。
• 类变量： 类变量在整个实例化的对象中是公用的。
  • 一般位置 ：类变量定义在类中且在函数体之外。
  • 固有属性由类变量表示。
  • 类变量通常不作为实例变量使用。
  • 对类变量的修改会影响到类的所有实例。
• 数据成员： 类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
• 方法重写： 如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
• 实例变量：
  • 一般位置 ：在类的 __init__ 声明中。
  • 属性 是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，且一般是自定义属性。
• 局部变量：
  • 一般位置 ：定义在方法中的变量。
  • 只作用于当前实例（对象）的类。
  • 一旦函数或方法执行完毕，局部变量就会被销毁。
  • 局部变量与类本身无关，无论是在类的内部还是外部定义的方法中，都可以有局部变量。
• 继承： 即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的属性和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。
• 实例化： 创建一个类的实例，即创建一个类的具体对象。
  • 实例是可以更改、删除原属性的。
• 对象： 通过类定义的数据结构实例，实例即对象。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

二、先睹为快

通俗举例：

#通俗举例：
定义一个人（男性）要吃饭、喝水、睡觉；
现在有个具体的人，他被赋予上述定义，所以他便是男人，会吃饭，会喝水，会睡觉。
#类名：一个人
#属性：男性
#方法：吃饭、喝水、睡觉
#对象：这个具体的人（赋予这个人相同的属性、方法的过程叫“实例化”）

• 无 __init__ 代码举例（有 __init__ 的后面会写）：

  class Calculator:             # Calculator：类名
      name = 'Good calculator'  # name：类变量（固有属性）
      price= 18                 # price：类变量（固有属性）
      def add(self,x, y):       # add()：方法
          result=x+y            # result：局部变量
          print(result)
      def minus(self, x, y):    # minus()：方法
          result=x-y            # result：局部变量
          print(result)
      def times(self, x, y):    # times()：方法
          print(x*y)
      def divide(self, x, y):   # divide()：方法
          print(x/y)
  cal1 = Calculator()           # ☆实例化(cal1也有了相同的属性和方法)
  ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
  >>> cal1.name                 ----->'Good calculator'
  >>> cal1.add(1,2)             ----->3
  >>> cal1.price                ----->18
  >>> cal1.price=25
  >>> cal1.price                ----->25 # 实例的属性可以修改
  

三、详细解释

（1）self

• 在用 def 定义方法时，第一个参数一定得是 self 。

• self 代表的是类的实例（对象），本质是代表当前对象的地址，不是类；而 self.class 则指向类。

  请看 VCR ：

  class Test:
      def prt(self):
          print(self)
          print(self.__class__)
   
  t = Test()
  t.prt()
  ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
  #输出结果为（两个 print 的结果）：
  <__main__.Test instance at 0x100771878>
  __main__.Test
  

• self 不是 python 关键字，可以把它换成别的单词，但仍强烈建议使用 self。

（2）方法

• 在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法。
• 与一般函数不同，类的方法在定义时必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。
• self 不是 python 的关键字，所以可以用别的单词来代替 self 。
  但按照惯例，最好就用 self 。

def add(self,x,y) # add即为方法名，x和y为调用该函数需要输入的参数
    result=x+y

__init__

一种特殊的方法，可称之为“构造方法”，初始化（Initialize的缩写）

前后各两个下划线

在实例化时，会自动调用，用来初始化自定义属性

• 有 __init__ 代码举例（没给出默认自定义属性，实例化时需要手动给出）：

  下方代码要注意一点，自定义属性是 hight 这些，不是 hig 这些，hig 只是输入参数。

  class Calculator:             # Calculator：类名
      class_variable = "I am a class variable" # 这是一个类变量（固有属性）  
      name = 'Good calculator'  # name：类变量（固有属性）
      price= 18                 # price：类变量（固有属性）
                                                  #*****************************
      def __init__ (self, hig, wid, wei):         #              *
          self.hight = hig      # hight：实例变量（自定义属性）      *
          self.width = wid      # width：实例变量（自定义属性）      *
          self.weight = wei     # weight：实例变量（自定义属性）     *
                                                  #*****************************
      def add(self,x, y):       # add()：方法
          result=x+y            # result：局部变量
          print(result)
      def minus(self, x, y):    # minus()：方法
          result=x-y            # result：局部变量
          print(result)
      def times(self, x, y):    # times()：方法
          print(x*y)
      def divide(self, x, y):   # divide()：方法
          print(x/y)
  ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
  #先运行程序
  >>> cal2 = Calculator(1,5,12) #实例化时，一定要给出自定义属性的内容
  >>> cal2.name                 ----->'Good calculator'
  >>> cal2.hight                ----->1
  >>> cal2.add(1,2)             ----->3
  >>> cal2.price                ----->18
  >>> cal2.price=25
  >>> cal2.price                ----->25 # 实例的固有、自定义属性都可修改
  

• 有 __init__ 代码举例（给出默认自定义属性）：

  ...#同上
                                                  #*******************
      def __init__ (self, hight=1, width=5, weight=12):      *
          self.hight = hight    # hight：自定义属性            *
          self.width = width    # width：自定义属性            *
          self.weight = weight  # weight：自定义属性           *
                                                  #*******************
      ...#同上
  ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
  #先运行程序
  >>> cal2 = Calculator() #实例化时，不用再给出自定义属性，除非要修改
  

（3）继承

就是先定义了一个 基准类，后面想再定义一个 派生类，该派生类想沿用基准类的属性和方法，这种沿用过程就叫“继承”。

子类（派生类 DerivedClassName）会继承父类（基类 BaseClassName）的属性和方法。

1. 单继承：

   • 当基类和派生类 处于同一个模块中 时：

     class 派生类名(基类名):
         ...
         代码块
         ...
     

   • 当基类和派生类不在同一个模块中时，需要从基类所在模块导入基类：

     • 写法一（仅导入基类）：

       #假设基类 BaseClassName 在模块 modname 中
       from modname import BaseClassName  
         
       class DerivedClassName(BaseClassName):  
           ...
           代码块
           ...
       

     • 写法二（直接导入基类所在模块）：

       #假设基类 BaseClassName 在模块 modname 中
       import modname  
         
       class DerivedClassName(modname.BaseClassName):  
           ...
           代码块
           ...
       

   示例：

   #类定义
   class people:
       #定义基本属性
       name = ''
       age = 0
       #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
       __weight = 0
       #定义构造方法
       def __init__(self,n,a,w):
           self.name = n
           self.age = a
           self.__weight = w
       def speak(self):
           print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
    
   #单继承示例
   class student(people):
       grade = ''
       def __init__(self,n,a,w,g):
           #调用父类的构函
           people.__init__(self,n,a,w)
           self.grade = g
       #覆写父类的方法
       def speak(self):
           print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
    
   s = student('ken',10,60,3)
   s.speak()
   ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
   #输出结果为：
   ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级
   

2. 多继承：

   #参考菜鸟教程，基本不用：
   https://www.runoob.com/python3/python3-class.html
   

（4）方法重写

如果父类定义的方法的功能不能满足需求，则可以在子类重写父类的方法。

示例：

class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print ('调用父类方法')
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print ('调用子类方法')
 
c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
#输出结果为：
调用子类方法
调用父类方法

四、实例变量、局部变量、类变量的 GPT 解释

在Python的继承机制中，理解实例变量、局部变量、和类变量是非常重要的。这些变量在类及其对象中的作用域和生命周期各不相同。下面是对这些变量的详细解释：

1. 实例变量（Instance Variables）

   实例变量也称为对象变量，它们是在类的实例（即对象）中定义的变量。每个实例都有自己独立的实例变量副本，即使两个实例属于同一个类，它们的实例变量值也可以是不同的。实例变量通常通过类的构造方法（__init__）来初始化。

   class MyClass:  
       def __init__(self, value):  
           self.instance_variable = value  # 这是一个实例变量  
     
   obj1 = MyClass(10)  
   obj2 = MyClass(20)  
     
   print(obj1.instance_variable)  # 输出: 10  
   print(obj2.instance_variable)  # 输出: 20
   

2. 局部变量（Local Variables）

   局部变量是在函数或方法内部定义的变量。它们的作用域仅限于定义它们的函数或方法。一旦函数或方法执行完毕，局部变量就会被销毁。局部变量与类本身无关，无论是在类的内部还是外部定义的方法中，都可以有局部变量。

   class MyClass:  
       def my_method(self):  
           local_variable = "I am a local variable"  # 这是一个局部变量  
           print(local_variable)  
     
   obj = MyClass()  
   obj.my_method()  # 输出: I am a local variable  
   # 在这里，local_variable 已经不存在了
   

3. 类变量（Class Variables）

   类变量是在类级别定义的变量，它们不属于类的任何特定实例。相反，它们被类的所有实例共享。类变量可以通过类本身来访问，也可以通过类的任何实例来访问。当通过实例修改类变量时，这个改变会影响到所有实例，因为所有的实例共享同一个类变量。

   class MyClass:  
       class_variable = "I am a class variable"  # 这是一个类变量  
     
       def __init__(self, value):  
           self.instance_variable = value  
     
       def print_variables(self):  
           print(self.class_variable)  # 通过实例访问类变量  
           print(MyClass.class_variable)  # 直接通过类名访问类变量  
     
   # 修改类变量  
   MyClass.class_variable = "I have been modified"  
     
   obj1 = MyClass(10)  
   obj2 = MyClass(20)  
     
   obj1.print_variables()  # 输出: I have been modified 和 I have been modified  
   obj2.print_variables()  # 输出同上，因为类变量被所有实例共享
   

   注意：尽管可以通过实例访问类变量，但最好通过类名来访问和修改类变量，以避免潜在的混淆。特别是在通过实例修改类变量时，要清楚这样做会影响所有实例共享的类变量值。