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。编写类时，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。