Python 创建和使用类

面向对象编程是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中,你编写表示现实世界中的事物和情景的类,并基于这些类来创建对象。编写时,你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时,每个对象都自动具备这种通用行为,然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景,其逼真程度达到了令你惊讶的地步。

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog——它表示的不是特定的小狗,而是任何小狗。对于大多数宠物狗,我们都知道些什么呢?它们都有名字和年龄;我们还知道,大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息(名字和年龄)和两种行为(蹲下和打滚),我们的Dog类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后,我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。

创建Dog类

根据Dog类创建的每个实例都将存储名字和年龄。我们赋予了每条小狗蹲下(sit())和打滚(roll_over())的能力:

class Dog(): #(1)
    """一次模拟小够的简单尝试""" #(2)
    def __init__(self, name, age): #(3)
        """初始化属性 name 和 age"""
        self.name = name #(4)
        self.age = age
    def sit(self): #(5)
        """模拟小够被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")
    def roll_over(self):
        """模拟小够被命令时打滚"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")

这里需要注意的地方很多,但你也不用担心,本章充斥着这样的结构,你有大把的机会熟悉它。在(1)处,我们定义了一个名为Dog的类。根据约定,在Python中,首字母大写的名称指的是类。这个类定义中的括号是空的,因为我们要从空白创建这个类。在(2)处,我们编写了一个文档字符串,对这个类的功能作了描述。

1.方法__init__()
类中的函数称为方法;你前面学到的有关函数的一切都适用于方法,就目前而言,唯一重要的差别是调用方法的方式。(3)处的方法init()是一个特殊的方法,每当你根据Dog类创建新实例时,Python都会自动运行它。在这个方法的名称中,开头和末尾各有两个下划线,这是一种约定,旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。

我们将方法init()定义成了包含三个形参:self、name和age。在这个方法的定义中,形参self必不可少,还必须位于其他形参的前面。为何必须在方法定义中包含形参self呢?因为Python调用这个init()方法来创建Dog实例时,将自动传入实参self。每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self,它是一个指向实例本身的引用,让实例能够访问类中的属性和方法。我们创建Dog实例时,Python将调用Dog类的方法init()。我们将通过实参向Dog()传递名字和年龄;self会自动传递,因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog类创建实例时,都只需给最后两个形参(name和age)提供值。

(4)处定义的两个变量都有前缀self。以self为前缀的变量都可供类中的所有方法使用,我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name获取存储在形参name中的值,并将其存储到变量name中,然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为属性

Dog类还定义了另外两个方法:sit()和roll_over()(见(5))。由于这些方法不需要额外的信息,如名字或年龄,因此它们只有一个形参self。我们后面将创建的实例能够访问这些方法,换句话说,它们都会蹲下和打滚。当前,sit()和roll_over()所做的有限,它们只是打印一条消息,指出小狗正蹲下或打滚。但可以扩展这些方法以模拟实际情况:如果这个类包含在一个计算机游戏中,这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚动画效果的代码。如果这个类是用于控制机器狗的,这些方法将引导机器狗做出蹲下和打滚的动作。

2.在Python 2.7中创建类
在Python 2.7中创建类时,需要做细微的修改——在括号内包含单词object

class ClassName(object):
    --snip--

这让Python 2.7类的行为更像Python 3类,从而简化了你的工作。

在Python 2.7中定义Dog类时,代码类似于下面这样:

class Dog(object):
    --snip--

根据类创建实例

可将类视为有关如何创建实例的说明。Dog类是一系列说明,让Python知道如何创建表示特定小狗的实例。

下面来创建一个表示特定小狗的实例:

my_dog = Dog('coolcou', 6) #(1)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".") #(2)
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.") #(3)

这里使用的是前一个示例中编写的Dog类。在(1)处,我们让Python创建一条名字为’coolcou’、年龄为6的小狗。遇到这行代码时,Python使用实参’coolcou’和6调用Dog类中的方法init()。方法init()创建一个表示特定小狗的示例,并使用我们提供的值来设置属性name和age。方法init()并未显式地包含return语句,但Python自动返回一个表示这条小狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog中。在这里,命名约定很有用:我们通常可以认为首字母大写的名称(如Dog)指的是类,而小写的名称(如my_dog)指的是根据类创建的实例。

1.访问属性
要访问实例的属性,可使用句点表示法。在(2)处,我们编写了如下代码来访问my_dog的属性name的值:

my_dog.name

句点表示法在Python中很常用,这种语法演示了Python如何获悉属性的值。在这里,Python先找到实例my_dog,再查找与这个实例相关联的属性name。在Dog类中引用这个属性时,使用的是self.name

输出是有关my_dog的摘要:

My dog's name is Coolcou.
My dog is 6 years old.

2.调用方法
根据Dog类创建实例后,就可以使用句点表示法来调用Dog类中定义的任何方法。下面来让小狗蹲下和打滚:

my_dog = Dog('coolcou', 6)
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()

要调用方法,可指定实例的名称(这里是my_dog)和要调用的方法,并用句点分隔它们。遇到代码my_dog.sit()时,Python在类Dog中查找方法sit()并运行其代码。Python以同样的方式解读代码my_dog.roll_over()。

Coolcou is now sitting.
Coolcou rolled over!

这种语法很有用。如果给属性和方法指定了合适的描述性名称,如name、age、sit()和roll_over(),即便是从未见过的代码块,我们也能够轻松地推断出它是做什么的。

3.创建多个实例
可按需求根据类创建任意数量的实例。下面再创建一个名为your_dog的实例:

my_dog = Dog('coolcou', 3)
your_dog = Dog('lucy', 3)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
my_dog.sit()
print("\nYour dog's name is " + your_dog.name.title() + ".")
print("Your dog is " + str(your_dog.age) + " years old.")
your_dog.sit()

在这个实例中,我们创建了两条小狗,它们分别名为coolou和Lucy。每条小狗都是一个独立的实例,有自己的一组属性,能够执行相同的操作:

My dog's name is Coolcou.
My dog is 3 years old.
Coolcou is now sitting.

Your dog's name is Lucy.
Your dog is 3 years old.
Lucy is now sitting.

就算我们给第二条小狗指定同样的名字和年龄,Python依然会根据Dog类创建另一个实例。你可按需求根据一个类创建任意数量的实例,条件是将每个实例都存储在不同的变量中,或占用列表或字典的不同位置。

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