对象可以使用普通的 属于 对象的变量存储数据。属于一个对象或类的变量被称为域。对象也可以使用 属于 类的函数来具有功能。这样的函数被称为类的方法。这些术语帮助我们把它们与孤立的函数和变量区分开来。域和方法可以合称为类的属性。
域有两种类型——属于每个实例/类的对象或属于类本身。它们分别被称为实例变量和类变量。
类使用class
关键字创建。类的域和方法被列在一个缩进块中。
类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称,但是在调用这个方法的时候你不为这个参数赋值,Python会提供这个值。这个特别的变量指对象本身,按照惯例它的名称是self
。
虽然你可以给这个参数任何名称,但是 强烈建议 你使用self
这个名称——其他名称都是不赞成你使用的。使用一个标准的名称有很多优点——你的程序读者可以迅速识别它,如果使用self
的话,还有些IDE(集成开发环境)也可以帮助你。
给C++/Java/C#程序员的注释
Python中的self
等价于C++中的self
指针和Java、C#中的this
参考。
你一定很奇怪Python如何给self
赋值以及为何你不需要给它赋值。举一个例子会使此变得清晰。假如你有一个类称为MyClass
和这个类的一个实例MyObject
。当你调用这个对象的方法MyObject.method(arg1, arg2)
的时候,这会由Python自动转为MyClass.method(MyObject, arg1, arg2)
——这就是self
的原理了。
这也意味着如果你有一个不需要参数的方法,你还是得给这个方法定义一个self
参数。
#!/usr/bin/python # Filename: simplestclass.py class Person: pass # An empty block p = Person() print p
$ python simplestclass.py <__main__.Person instance at 0xf6fcb18c>
我们使用class
语句后跟类名,创建了一个新的类。这后面跟着一个缩进的语句块形成类体。在这个例子中,我们使用了一个空白块,它由pass
语句表示。
接下来,我们使用类名后跟一对圆括号来创建一个对象/实例。(我们将在下面的章节中学习更多的如何创建实例的方法)。为了验证,我们简单地打印了这个变量的类型。它告诉我们我们已经在__main__
模块中有了一个Person
类的实例。
对象的方法:
#!/usr/bin/python # Filename: method.py class Person: def sayHi(self): print 'Hello, how are you?' p = Person() p.sayHi() # This short example can also be written as Person().sayHi()
$ python method.py Hello, how are you?
self
的用法。注意
sayHi
方法没有任何参数,但仍然在函数定义时有
self
。
_init_方法
__init__
方法在类的一个对象被建立时,马上运行。这个方法可以用来对你的对象做一些你希望的 初始化 。注意,这个名称的开始和结尾都是双下划线。
#!/usr/bin/python # Filename: class_init.py class Person: def __init__(self, name): self.name = name def sayHi(self): print 'Hello, my name is', self.name p = Person('Swaroop') p.sayHi() # This short example can also be written as Person('Swaroop').sayHi()
$ python class_init.py Hello, my name is Swaroop最重要的是,我们没有专门调用
__init__
方法,只是在创建一个类的新实例的时候,把参数包括在圆括号内跟在类名后面,从而传递给
__init__
方法。
给C++/Java/C#程序员的注释
__init__
方法类似于C++、C#和Java中的 constructor 。构造函数
类与对象的方法:
我们已经讨论了类与对象的功能部分,现在我们来看一下它的数据部分。事实上,它们只是与类和对象的名称空间 绑定 的普通变量,即这些名称只在这些类与对象的前提下有效。
有两种类型的 域 ——类的变量和对象的变量,它们根据是类还是对象 拥有 这个变量而区分。
类的变量 由一个类的所有对象(实例)共享使用。只有一个类变量的拷贝,所以当某个对象对类的变量做了改动的时候,这个改动会反映到所有其他的实例上。
对象的变量 由类的每个对象/实例拥有。因此每个对象有自己对这个域的一份拷贝,即它们不是共享的,在同一个类的不同实例中,虽然对象的变量有相同的名称,但是是互不相关的。通过一个例子会使这个易于理解。
#!/usr/bin/python # Filename: objvar.py class Person: '''Represents a person.''' population = 0 def __init__(self, name): '''Initializes the person's data.''' self.name = name print '(Initializing %s)' % self.name # When this person is created, he/she # adds to the population Person.population += 1 def __del__(self): '''I am dying.''' print '%s says bye.' % self.name Person.population -= 1 if Person.population == 0: print 'I am the last one.' else: print 'There are still %d people left.' % Person.population def sayHi(self): '''Greeting by the person. Really, that's all it does.''' print 'Hi, my name is %s.' % self.name def howMany(self): '''Prints the current population.''' if Person.population == 1: print 'I am the only person here.' else: print 'We have %d persons here.' % Person.population swaroop = Person('Swaroop') swaroop.sayHi() swaroop.howMany() kalam = Person('Abdul Kalam') kalam.sayHi() kalam.howMany() swaroop.sayHi() swaroop.howMany()
$ python objvar.py (Initializing Swaroop) Hi, my name is Swaroop. I am the only person here. (Initializing Abdul Kalam) Hi, my name is Abdul Kalam. We have 2 persons here. Hi, my name is Swaroop. We have 2 persons here. Abdul Kalam says bye. There are still 1 people left. Swaroop says bye. I am the last one.
population
属于
Person
类,因此是一个类的变量。
name
变量属于对象(它使用
self
赋值)因此是对象的变量。
记住,你只能使用self
变量来参考同一个对象的变量和方法。这被称为 属性参考 。
在这个程序中,我们还看到docstring对于类和方法同样有用。我们可以在运行时使用Person.__doc__
和Person.sayHi.__doc__
来分别访问类与方法的文档字符串。
就如同__init__
方法一样,还有一个特殊的方法__del__
,它在对象消逝的时候被调用。对象消逝即对象不再被使用,它所占用的内存将返回给系统作它用。在这个方法里面,我们只是简单地把Person.population
减1
。
当对象不再被使用时,__del__
方法运行,但是很难保证这个方法究竟在 什么时候 运行。如果你想要指明它的运行,你就得使用del
语句,就如同我们在以前的例子中使用的那样。
__privatevar
,Python的名称管理体系会有效地把它作为私有变量。
__del__
方法与 destructor 的概念类似。
继承:
面向对象的编程带来的主要好处之一是代码的重用,实现这种重用的方法之一是通过 继承 机制。继承完全可以理解成类之间的 类型和子类型 关系。
假设你想要写一个程序来记录学校之中的教师和学生情况。他们有一些共同属性,比如姓名、年龄和地址。他们也有专有的属性,比如教师的薪水、课程和假期,学生的成绩和学费。
你可以为教师和学生建立两个独立的类来处理它们,但是这样做的话,如果要增加一个新的共有属性,就意味着要在这两个独立的类中都增加这个属性。这很快就会显得不实用。
一个比较好的方法是创建一个共同的类称为SchoolMember
然后让教师和学生的类 继承 这个共同的类。即它们都是这个类型(类)的子类型,然后我们再为这些子类型添加专有的属性。
使用这种方法有很多优点。如果我们增加/改变了SchoolMember
中的任何功能,它会自动地反映到子类型之中。例如,你要为教师和学生都增加一个新的身份证域,那么你只需简单地把它加到SchoolMember
类中。然而,在一个子类型之中做的改动不会影响到别的子类型。另外一个优点是你可以把教师和学生对象都作为SchoolMember
对象来使用,这在某些场合特别有用,比如统计学校成员的人数。一个子类型在任何需要父类型的场合可以被替换成父类型,即对象可以被视作是父类的实例,这种现象被称为多态现象。
另外,我们会发现在 重用 父类的代码的时候,我们无需在不同的类中重复它。而如果我们使用独立的类的话,我们就不得不这么做了。
在上述的场合中,SchoolMember
类被称为 基本类 或 超类 。而Teacher
和Student
类被称为 导出类 或 子类 。
#!/usr/bin/python # Filename: inherit.py class SchoolMember: '''Represents any school member.''' def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age print '(Initialized SchoolMember: %s)' % self.name def tell(self): '''Tell my details.''' print 'Name:"%s" Age:"%s"' % (self.name, self.age), class Teacher(SchoolMember): '''Represents a teacher.''' def __init__(self, name, age, salary): SchoolMember.__init__(self, name, age) self.salary = salary print '(Initialized Teacher: %s)' % self.name def tell(self): SchoolMember.tell(self) print 'Salary: "%d"' % self.salary class Student(SchoolMember): '''Represents a student.''' def __init__(self, name, age, marks): SchoolMember.__init__(self, name, age) self.marks = marks print '(Initialized Student: %s)' % self.name def tell(self): SchoolMember.tell(self) print 'Marks: "%d"' % self.marks t = Teacher('Mrs. Shrividya', 40, 30000) s = Student('Swaroop', 22, 75) print # prints a blank line members = [t, s] for member in members: member.tell() # works for both Teachers and Students
$ python inherit.py (Initialized SchoolMember: Mrs. Shrividya) (Initialized Teacher: Mrs. Shrividya) (Initialized SchoolMember: Swaroop) (Initialized Student: Swaroop) Name:"Mrs. Shrividya" Age:"40" Salary: "30000" Name:"Swaroop" Age:"22" Marks: "75"
为了使用继承,我们把基本类的名称作为一个元组跟在定义类时的类名称之后。然后,我们注意到基本类的__init__
方法专门使用self
变量调用,这样我们就可以初始化对象的基本类部分。这一点十分重要——Python不会自动调用基本类的constructor,你得亲自专门调用它。
我们还观察到我们在方法调用之前加上类名称前缀,然后把self
变量及其他参数传递给它。
注意,在我们使用SchoolMember
类的tell
方法的时候,我们把Teacher
和Student
的实例仅仅作为SchoolMember
的实例。
另外,在这个例子中,我们调用了子类型的tell
方法,而不是SchoolMember
类的tell
方法。可以这样来理解,Python总是首先查找对应类型的方法,在这个例子中就是如此。如果它不能在导出类中找到对应的方法,它才开始到基本类中逐个查找。基本类是在类定义的时候,在元组之中指明的。
一个术语的注释——如果在继承元组中列了一个以上的类,那么它就被称作 多重继承 。