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Python 类（Class）

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类（Class）

关于类（Class），是一个很抽象的概念。本篇幅简单介绍关于类的一些基础内容。更多深入的内容，可详阅官方文档：

https://docs.python.org/3/tutorial/index.html

在 Python 中，所有的数据类型都可以视为对象，也可以自定义对象。自定义对象数据类型就是类（Class）的概念。

Python 的类提供了面向对象编程的所有标准特性：类继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类的任何方法，一个方法可以调用基类中相同名称的方法。

类定义语法

最简单的类定义的语法如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

类定义，和函数定义类似，必须定义执行后才能生效。

类对象

类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

这里的属性引用使用的是 Python 中所有属性引用的标准语法：obj.name。有效的属性名称是类对象被创建存在于类命名空间的所有名称。假设，类定义如下：

class MyClass:
    """A simple example class"""
    i = 123
    
    def func(self):
        return "hello world"

在这里 MyClass.i 和 Myclass.func 属于有效属性，分别返回一个整数和一个函数对象。类属性可以被赋值，所以也可以通过赋值改变 MyClass.i 的值。在这里 __doc__ 也是一个有效的属性，它返回的是一个所属类的文档字符串："A simple example class"。

类的实例化使用函数表示法。例如，沿用上面的类：

x = MyClass()

创建类的实例，并将此对象赋值给变量 x。在这个实例化操作的过程中，创建的是一个空对象。但许多类喜欢创建带特定初始状态的自定义实例。因此，一个类能够定义一个特殊的方法：__init__()，例如：

def __init__(self):
    self.data = []

如果一个类定义了 __init__() 方法，创建新的实例的时候，会自动调用该方法。

当然，这个方法还能够有额外的参数。在这种情况下，提供给类实例化的参数都会传递给 __init__()，例如：

>>> class Student:
...     def __init__(self, name, age):
...         self.name = name
...         self.age = age
...
>>> s = Student('demon', 21)

>>> s.name, s.age
('demon', 21)

实例对象

从属性引用来理解实例对象。两种有效的属性名称包括：数据属性和方法。

数据属性不需要声明：它会像局部变量一样，在首次赋值的时候产生。

另一种实例属性引用称为方法。方法是从属于对象的函数。（方法并非类实例所特有的，其他对象也有方法。本篇幅若无特别说明，方法一词专指类实例对象的方法）

实例对象的有效方法名称依赖于所属的类。根据定义，一个类所有为对象的属性都定义了与实例的相应方法。

在上面自定义的 MyClass 类中，x.func 是有效的方法引用，因为 MyClass.func 是一个函数，而 x.i 并不是方法，因为 MyClass.i 并不是一个函数。但 x.func 并不是就等同于 MyClass.func，因为 x.f 是一个方法对象，不是函数对象。

方法对象

在上面 MyClass 的例子中，执行下面的语句：

x.func()

这个时候回返回 hello world。但是，当不想马上就调用方法时，因为 x.f 是一个方法对象，可以将其赋值给一个变量，等待后面调用。

xf = x.func
print(xf())

当执行 print 语句时，同样会返回 hello world。

将前面的例子重新放到这里：

class MyClass:
    """A simple example class"""
    i = 123
    
    def func(self):
        return "hello world"

x = MyClass()

在前面执行 x.func() 的时候，这里并没有带参数，但是在 func 的函数定义时，指定了一个 self 参数。

这就是方法特殊的地方，实例对象会作为函数的第一个参数被传入。其实调用 x.func 等同于 MyClass.func(x)。

类和实例变量

一般来说，实例变量用于每个实例的唯一数据，类变量用于类的所有实例共享的属性和方法，如下实例：

class Dog:
	# 类变量，用于所有实例共享
    kind = 'canine'

	def __init__(self, name):
	    # 实例变量，每个实例专有
	    self.name = name

>>> d = Dog('Emy')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.kind
'canine'
>>> e.kind
'canine'
>>> d.name
'Emy'
>>> e.name
'Buddy'

由上面的例子可以看出， kind 类变量是所有实例共有的，而实例变量 name 则是每个实例独有的。

需要注意的是，共享的数据若是涉及到可变对象，往往得到的结果并不是期望的结果。例如：

class Dog:

	tricks = []

	def __init__(self, name):
		self.name = name
	
	def add_tricks(self, trick):
		self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Emy')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_tricks('roll over')
>>> e.add_tricks('play dead')
>>> d.tricks
['roll over', 'play dead']
>>> e.tricks
['roll over', 'play dead']

在这里可以看出，列表不应该被用作类变量。正确的类设计应该使用实例变量：

class Dog:

	def __init__(self, name):
		self.name = name
		self.tricks = []
	
	def add_tricks(self, trick):
		self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Emy')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_tricks('roll over')
>>> e.add_tricks('play dead')
>>> d.tricks
['roll over']
>>> e.tricks
['play dead']