Python中的类和对象

这篇文章将介绍Python中类和对象的定义和使用方法。

类和对象基础知识

在面向对象世界里，我们在描述事物时一般从静态特征和动态特征两个方面进行描述。比如描述一个人，年龄、发色、脸型、身高等这些属于静态特征，而说话、跑步、走路等，这些属于动态特征。

在实际中，我们到底需要描述事物的那些特征，这跟我们要研究的问题领域有关，比如同样一个人，他作为学生时，我们可能关注他的学号、姓名、年龄、班级、专业、学习年限等静态特征，可能关注他的选课、考试、参加体育活动等动态特征；如果他作为一个职工，可能我们要关注他的职工号、姓名、年龄、工作年数、职级、入职时间等静态特征，可能关注他的晋职、加薪、辞职、退休等动态特征。

在面向对象里，我们把事物的静态特征称为属性，而把动态特征称为行为。

我们把具有相同属性和行为的事物定义为一个类。

对象属于类的一个实例，也就是说对象是类的一个具体的内容。如定义了一个学生类，则一个具体的学生张三就是学生的一个实例。

类是产生对象的一个模板，使用类定义的对象具有相同的属性和行为，只不过属性的取值可能不同，行为产生的最终结果可能不同。

在具体的编程语言中，有时属性也称之为类的变量，而行为称之为类的方法或类的函数。

在具体的编程语言中，一个类可能既有属性又有方法，也可能只有属性，也可能只有方法。

Python中类的定义方法

在Python中使用关键字class来定义一个类，其基本语法格式如下：

class className:
    # 类的属性或方法

上面className表示类的名称，类的名称一般是个名词，在Python中类的名称后紧跟一个冒号，然后在下面定义它的属性或方法。

类定义的一个例子

下面我们来定义个学生类。

class Student:
    student_id = '00000'
    student_name = '无名氏'

    def haveLesson(self):
        print(f'{self.student_id}的姓名是：{self.student_name}')
        print(f'{self.student_name}正在上课。')

上面这个例子定义了一个学生类，在里面定义了两个变量，student_id和student_name并给出了默认值。由于Python中的变量无需事先定义直接可以使用，则如果定义的话必须给出一个值来。

haveLesson属于类中定义的一个方法（函数），它跟定义普通方法的方式没有什么区别，不过类中的每个方法都有一个参数self，它表示调用当前方法的类的对象实例。haveLesson()方法中用于输出两行信息。

在使用这个类定义对象时，所有对象在其两个属性上的取值都相同的。

定义类的实例（对象）

下面这个例子在上面例子的基础上来定义实例并演示具体使用方法。

s1 = Student()
s1.haveLesson()

s1.student_id = '10011'
s1.student_name = '武林网'
s1.haveLesson()

上面这个例子演示了创建类对象的方法，Python跟其他面向对象语言不同，在定义实例（对象）时，直接使用s1 = Student()即可，无需使用new。

上面这个例子也演示了对象使用其属性和方法的形式。

其输出结果如下：

00000的姓名是：无名氏
无名氏正在上课。
10011的姓名是：武林网
武林网正在上课。

Python中定义类的构造器

类的构造器又称类的构造函数或构造方法。Python中定义构造函数的方式与其它面向对象语言也不相同，它使用__init__()实现。

比如上面学生类的例子，使用它定义的每个对象都具有相同的student_id和student_name取值，如何在定义实例时获得不同的取值呢？这就需要借助类的构造器了。

下面这个例子对上面的例子进行了改写。

class Student:
    def __init__(self, sid, sname):
        self.student_id = sid
        self.student_name = sname

    def haveLesson(self):
        print(f'{self.student_id}的姓名是：{self.student_name}')
        print(f'{self.student_name}正在上课。')

s1 = Student('10011', '武林网')
s1.haveLesson()

s2 = Student('10012', '优雅的代码')
s2.haveLesson()

其运行结果如下：

10011的姓名是：武林网
武林网正在上课。
10012的姓名是：优雅的代码
优雅的代码正在上课。

Python与其它面向对象编程语言不同的是，它不支持类构造函数的重载，即Python不支持在类中定义多个构造函数。最后一个定义的构造函数将会覆盖掉前面定义的构造函数，同时Python不给出任何提示。如下面的例子：

class Student:
    def __init__(self, sid):
        self.student_id = sid

    def __init__(self, sid, sname):
        self.student_id = sid
        self.student_name = sname

    def haveLesson(self):
        print(f'{self.student_name}({self.student_id})在上课.')

s1 = Student('10011')
s1.haveLesson()

其运行结果如下：

Traceback (most recent call last):
  File "D:/Py/classInPython.py", line 12, in <module>
    s1 = Student('10011')
TypeError: Student.__init__() missing 1 required positional argument: 'sname'

从结果可以看出，因为最后定义的构造函数是带2个参数的，因此在定义实例时使用1个参数将会给出TypeError错误。