Python 基础：类

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本文参考：《Python编程：从入门到实践（第2版）》

一、类的概念

类是是一种定义对象结构的方式，它包含了属性（变量）和行为（方法），这些行为的代码可以操作这些变量。类可以看作是一个模板，用来创建具有相同属性和方法的对象实例。通过类，我们可以实例化出各种各样具体的对象。

二、定义类

定义一个类非常简单，只需要使用 class 关键字，后面跟着类名（首字母大写），然后是冒号。类体中的代码块定义了类的属性和方法。

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yeardef description(self):return f"{self.year} {self.make} {self.model}"

在上面的例子中，Car 是一个类，它有三个属性：make、model 和 year。

__init__（开头结尾都有两个下划线）方法是一个特殊的方法，被称为类的构造器，它在创建类的新实例时自动调用。在这个方法中，形参 self 必不可少。

在 __init__ 方法中，我们可以指定属性的默认值，下面来添加一个名为 odometer_reading 的属性，其初始值总是为 0：

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0  # 指定属性的默认值...

注：方法的第一个参数总是 self，它代表当前对象的实例。

三、创建对象并进行访问

一旦定义了一个类，就可以使用它来创建对象。在Python中，我们使用 ClassName() 的方式来创建一个类的新实例，这时会自动调用方法 __init__，并使用提供的值来设置对象的属性。这种方式最后会返回一个对象的实例，我们再将这个实例赋值给一个变量（小写字母表示）进行存储。

my_car = Car("Toyota", "Corolla", 2020)

要访问实例的属性，使用句点表示法：对象变量.属性名

print(my_car.year)

要调用实例的方法，也使用句点表示法：对象变量.方法名()

print(my_car.description())

我们可以根据一个类创建任意数量的实例，这些实例都存储在不同的变量中，互不影响。

四、修改属性的值

方法一：句点表示法直接访问并修改

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0  # 指定属性的默认值... my_car = Car("Toyota", "Corolla", 2020)
print(my_car.description())
my_car.odometer_reading = 23  # 直接修改属性的值
print(my_car.description())

执行结果：

方法二：通过方法进行修改

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0def update_odometer(self, mileage):"""将里程表读数设置为指定的值。"""self.odometer_reading = mileagedef description(self):return f"{self.year} {self.make} {self.model} {self.odometer_reading}"my_car = Car("Toyota", "Corolla", 2020)
print(my_car.description())
my_car.update_odometer(99)  # 通过方法修改
print(my_car.description())

执行结果：

五、继承

继承父类属性和方法

编写类时，并非总是要从空白开始。如果要编写的类是另一个现成类的特殊版本，可使用继承。一个类继承另一个类时，将自动获得另一个类的所有属性和方法。原有的类称为父类，而新类称为子类。子类继承了父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

在既有类的基础上编写新类时，通常要调用父类的方法super().init()。这将初始化在父类__init__()方法中定义的所有属性，从而让子类包含这些属性。

super() 是一个特殊函数，让子类能够调用父类的方法。父类也称为超类 (superclass)，名称 super 由此而来。

在下面的例子中，ElectricCar 类继承了 Car 类，并添加了一个新的属性 battery_size 和相应的方法。

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0...class ElectricCar(Car):  # 注意格式def __init__(self, make, model, year, battery_size):super().__init__(make, model, year)  # 要调用父类的__init__()方法self.battery_size = battery_sizedef display_battery(self):return f"Battery size: {self.battery_size} kWh"

👉 这里有几点需要注意：

1. 创建子类时，父类必须包含在当前文件中，且位于子类前面
2. 定义子类时，必须在圆括号内指定父类的名称

重写父类方法

重写父类的方法时，可在子类中定义一个与要重写的父类方法同名的方法。这样，Python 将不会考虑这个父类方法，而只关注你在子类中定义的相应方法。

假设 Car 类有一个名为 fill_gas_tank() 的方法，它对全电动汽车来说毫无意义，因此你可能想重写它。下面演示了一种重写方式：

class ElectricCar(Car):-...def fill_gas_tank(self):"""电动汽车没有油箱。"""print("This car doesn't need a gas tank!")...

现在，如果有人对电动汽车调用方法 fill_gas_tank()，Python 将忽略 Car 类中的方法 fill_gas_tank()，转而运行上述代码。

使用继承时，可让子类保留从父类那里继承而来的精华，并剔除不需要的糟粕。

六、将实例用作属性

有时可能需要将类的一部分提取出来，作为一个独立的类，这样可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。

class Car:def __init__(self, make, model, year):self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0def update_odometer(self, mileage):"""将里程表读数设置为指定的值。"""self.odometer_reading = mileagedef description(self):return f"{self.year} {self.make} {self.model} {self.odometer_reading}"class Battery:"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试。"""def __init__(self,battery_size=75):"""初始化电瓶的属性。"""self.battery_size = battery_sizedef describe_battery(self):"""打印一条描述电瓶容量的消息。"""print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")class ElectricCar(Car):"""电动汽车的独特之处。"""def __init__(self,make,model,year):"""初始化父类的属性。再初始化电动汽车特有的属性。"""super().__init__(make,model,year)self.battery = Battery()  # 将实例用作属性my_tesla = ElectricCar('tesla','model s',2019)
my_tesla.battery.describe_battery()

执行结果：

七、导入类

Python 允许将类存储在模块中，然后在主程序中导入所需的模块。

导入单个类

car.py：（模块，文件名 car 就是模块名）

"""一个可用于表示汽车的类。"""
class Car:"""一次模拟汽车的简单尝试。"""def __init__(self,make,model,year):"""初始化描述汽车的属性。"""self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0def get_descriptive_name(self):"""返回整洁的描述性名称。"""long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"return long_name.title()def read_odometer(self):"""打印一条消息，指出汽车的里程。"""print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")def update_odometer(self,mileage):"""将里程表读数设置为指定的值。拒绝将里程表往回调。"""if mileage >= self.odometer_reading:self.odometer_reading = mileageelse:print("You can't roll back an odometer!")def increment_odometer(self,miles):"""将里程表读数增加指定的量。"""self.odometer_reading += miles

my_car.py：（主程序）

from car import Carmy_new_car = Car('audi','a4',2019)
print(my_new_car.get_descriptive_name())my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()

执行结果：

从一个模块中导入多个类

car.py：（模块）

"""一组用于表示燃油汽车和电动汽车的类。"""
class Car:"""一次模拟汽车的简单尝试。"""def __init__(self,make,model,year):"""初始化描述汽车的属性。"""self.make = makeself.model = modelself.year = yearself.odometer_reading = 0def get_descriptive_name(self):"""返回整洁的描述性名称。"""long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"return long_name.title()def read_odometer(self):"""打印一条消息，指出汽车的里程。"""print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")def update_odometer(self,mileage):"""将里程表读数设置为指定的值。拒绝将里程表往回调。"""if mileage >= self.odometer_reading:self.odometer_reading = mileageelse:print("You can't roll back an odometer!")def increment_odometer(self,miles):"""将里程表读数增加指定的量。"""self.odometer_reading += milesclass Battery:"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试。"""def __init__(self,battery_size=75):"""初始化电瓶的属性。"""self.battery_size = battery_sizedef describe_battery(self):"""打印一条描述电瓶容量的消息。"""print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")def get_range(self):"""打印一条描述电瓶续航里程的消息。"""if self.battery_size == 75:range = 260elif self.battery_size == 100:range = 315print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")class ElectricCar(Car):"""模拟电动汽车的独特之处。"""def __init__(self,make,model,year):"""初始化父类的属性。再初始化电动汽车特有的属性。"""super().__init__(make,model,year)self.battery = Battery()

my_cars.py：（主程序）

from car import Car,ElectricCar  # 多个类用逗号分隔my_beetle = Car('volkswagen','beetle',2019)
print(my_beetle.get_descriptive_name())my_tesla = ElectricCar('tesla','roadster',2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

执行结果：

导入整个模块

还可以导入整个模块，再使用句点表示法访问需要的类
my_cars.py：（主程序）

import carmy_beetle = car.Car('volkswagen','beetle',2019)  # 句点表示法
print(my_beetle.get_descriptive_name())my_tesla = car.ElectricCar('tesla','roadster',2019)  # 句点表示法
print(my_tesla.get_descriptive_name())

导入模块中的所有类

from module_name import *

不推荐使用这种导入方式。这种方式可能引发名称方面的同名问题，难以诊断。

需要从一个模块中导入很多类时，最好导入整个模块，并使用 模块名.类名 语法来访问类

八、一些代码编写规范

类名应采用驼峰命名法，即将类名中的每个单词的首字母都大写，而不使用下划线。
实例名和模块名都采用小写格式，并在单词之间加上下划线。

对于每个类，都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串，简要地描述类的功能。
每个模块也都应包含一个文档字符串，对其中的类可用于做什么进行描述。

在类中，可使用一个空行来分隔方法。
而在模块中，可使用两个空行来分隔类。

先编写导入标准库模块的 import 语句，再添加一个空行，然后编写导入自己编写的模块的 import 语句