Python類的定義和使用詳情

2022-06-19 14:01:00

一、前言

在Python中，類表示具有相同屬性和方法的物件的集合。在使用類時，需要先定義類，然後再建立類的範例，通過類的範例就可以存取類中的屬性和方法了。

二、定義類

在Python中，類的定義使用class關鍵字來實現，語法如下：

class ClassName：
	「」「類的幫助資訊」「」     # 類文字字串
	statement            # 類體

引數說明：

ClassName：用於指定類名，一般使用大寫字母開頭，如果類名中包括個詞，第二個單詞的首字母也要大寫，這種命名方法也稱為“駝峰式命名法”，這是慣例。當然，也可以根據自己的習慣命名，但是一般推薦按照慣例來命名。
“類的幫助資訊”：用於指定類的檔案字串。定義該字串後，在建立類的物件時，輸入類名和左側的括號“（ ” 後，將顯示資訊。
statement：類體，主要由類變數（或類成員）、方法和屬性等定義語句組成。如果在定義類時，沒有想好類的具體功能，也可以在類體中直接使用Pass語句代替。

class Geese:
	"""大雁類"""
	pass

三、建立類的範例

定義完成後，並不會真正建立一個範例。這就好比一個汽車的設計圖。設計圖可以告訴你汽車看上去怎麼樣，但設計圖本身不是一個汽車。你不能開走它，它只能用來建造真正的汽車，而且可以使用它製造很多汽車。那麼如何建立範例呢？

class語句本身並不建立該類的任何範例。所以在類定義完成以後，可以建立類的範例，即範例化該類的物件。建立類的範例的語法如下：

ClassName(parameterlist)

引數說明：

ClassName：是必選引數，用於指定類。
parameterlist：可以選引數，當建立一個類時，沒有建立__init__()方法，或者當__init__()方法只有一個self引數時， parameterlist可以省略。

例如，建立上面Geese類的範例，可以使用下面程式碼：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""
    pass
# 建立範例
wildGoose = Geese()
print(wildGoose)

執行上面程式碼後，將顯示類似下面的內容：

從上面的執行結果中可以看出，wildGoose是Geese類的範例。

四、“魔術”方法——_ init _()

在建立類後，類通常會自動建立一個__init__()方法。該方法是一個特殊的方法，類似JAVA 語言中的構造方法。每當建立一個類的新範例時，Python都會自動執行它。init()方法必須包含一個引數，並且必須是第一引數。self引數是一個指向範例本身的參照，用於存取類中的屬性和方法。
在方法呼叫時會自動傳遞實際引數self。因此，當__init__()方法只有一個引數時，在建立類的範例時，就不需要指定引數了。

例如，下面乃然以大雁為例，並建立__init__()方法，程式碼如下：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""
    def __init__(self):
        print("我是大雁類")
wildGoose = Geese()

執行以上程式碼，將輸出以下內容：

常見錯誤：

在為類建立__init__()方法時，在開發環境中執行下面的程式碼：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""
    def __init__():             # 構建方法
        print("我是大雁類")
wildGoose = Geese()				# 建立大雁範例

執行上述程式碼，將丟擲以下異常：

在__init__()方法中，除了self引數外，還可以自定義一些引數，引數間使用逗號“,”進行分隔。例如，下面的程式碼將在建立__init__()方法時，再指定3個引數，分別是beak、wing和claw：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""

    def __init__(self, beak, wing, claw):
        print("我是大雁類!我有一下特徵：")
        print(beak)
        print(wing)
        print(claw)

beak_1 = "喙"
wing_1 = "翅膀"
claw_1 = "爪"
wildGoose = Geese(beak_1, wing_1, claw_1)

執行上面程式碼，將顯示以下結果：

五、建立類的成員並存取

類的成員主要由實體方法和資料成員組成。在類中建立了類的成員後，可以通過類的範例進行存取。下面進行詳細介紹。

1.建立實體方法並存取

所謂實體方法是指在類中定義函數。該函數是一種在類的範例上操作的函數。同__init__()方法一樣，實體方法的第一引數必須是self，並且必須包含一個self引數。

建立範例的方法的語法格式如下：

def functionName(self,parameterlist):
	block

引數說明：

functionName：用於指定方法名，一般使用小寫字母開頭。
self：必要引數，表示類的範例，其名稱可以是self以外的單詞，使用self只是一個習慣而已。
parameterlist：用於指定除self引數以外的引數，各引數間使用逗號“,”進行分隔。
block：方法體，實現的具體功能

範例建立完成後，可以通過類的範例名稱和點(.)操作符進行存取。

具體的語法格式如下：

instanceName.functionName(parametervalue)

引數說明：

instanceName：為類的範例名稱
functionName：為要呼叫的方法名稱
parametervalue：表示為方法指定對應的實際引數，其值的個數與建立實體方法中parameterlist的個數相同。

2.建立資料成員並存取

資料成員是指類中定義的變數，即屬性，根據定義位置，又可以分為類屬性和範例屬性，下面分別進行介紹。

類屬性：類屬性是指在定義類中，並且在函數體外的屬性。類屬性可以在類的所有範例之間共用值，也就是在所有範例化的物件中公用。

例如，定義一個雁類，在該類中定義3個屬性，用於記錄雁的特徵，程式碼如下：

class Geese:
    """大雁類"""
    beak_1 = "喙，比較尖"  # 定義類屬性（喙）
    wing_1 = "翅膀，比較大" 
    claw_1 = "爪，行走自如"
    def __init__(self):
        print("我是大雁類!我有一下特徵：")
        print(Geese.beak_1)   # 輸出喙的屬性
        print(Geese.wing_1)
        print(Geese.claw_1)

建立上面的類Geese，然後建立類的範例，程式碼如下：

goose = Geese()  # 範例化一個雁的物件

執行上面程式碼建立Geese類的範例後，將顯示以下內容：

範例屬性：

範例屬性是指定義在類的方法中的屬性，只作用於當前範例中。

例如，定義一個雁類Geese，在該類的__init__()方法中定義3個範例屬性，用於記錄雁類的特徵，程式碼如下：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""
    def __init__(self):
        self.beak_1 = "喙，比較尖"  # 定義範例屬性（喙）
        self.wing_1 = "翅膀，比較大"
        self.claw_1 = "爪，行走自如"
        print("我是大雁類!我有一下特徵：")
        print(self.beak_1)   # 輸出喙的屬性
        print(self.wing_1)
        print(self.claw_1)

建立上面的類Geese，然後建立類的範例，程式碼如下：

goose = Geese()  # 範例化一個雁的物件

執行上面程式碼建立Geese類的範例後，將顯示以下內容：

說明：

範例屬性只能通過範例名存取。如果通過類名存取範例屬性，將丟擲如圖所示的異常。

對於範例的屬性也可以通過範例名稱修改，與類不同，通過範例名稱修改範例屬性後，並不能影響該類的其他範例中相應的範例屬性值。例如，定義一個雁類，並在__init__()方法中定義一個範例屬性，然後建立兩個Geese類的範例，並修改一個範例屬性，最後分別輸出範例屬性，程式碼如下：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""
    def __init__(self):
        self.beak_1 = "喙，比較尖"  # 定義範例屬性（喙）
        print(self.beak_1)
goose1 = Geese()  # 建立Geese範例1
goose2 = Geese()  # 建立Geese範例2
goose1.beak_1 = "喙，比長鵝尖"  # 修改範例屬性
print("goose1的beak_1屬性：", goose1.beak_1)
print("goose2的beak_1屬性：", goose2.beak_1)

執行上面程式碼，將顯示以下內容：

六、存取限制

在類的內部可以定義屬性和方法，而在類的外部則可以直接呼叫屬性或方法來運算元據，從而隱藏了類內部的複雜邏輯。但Python並沒有對屬性和方法的存取許可權進行限制。為了保證類內部的某些屬性或方法不被外部所存取，可以在屬性或方法名前面新增單下劃線（_foo）、雙下劃線（__foo）或者首尾加雙下劃線（ __ foo __）,從而限制存取許可權。其中，單下劃線、雙下劃線、首尾雙下劃線的作用如下：

__ foo __ ：首尾雙下劃線表示定義特殊方法，一般是系統定於名字，如__init__()。
_foo：以單下劃線開頭的表示protected（保護）型別的成員，只允許類本身或子類存取，但不能使用“ from module impor”語句匯入。

例如，建立一個Swan類，定義保護屬性_neck_swan,並在__init__()方法中存取該屬性，然後建立Swan類的範例，並通過範例名輸出保護屬性_neck_swan，

程式碼如下：

class Swan:
    """天鵝類"""
    _neck_swan = "天鵝脖子長"  # 建立私有屬性
    def __init__(self):
        print("__init__():", Swan._neck_swan)
swan = Swan()  # 建立Swan類
print("直接存取：", swan._neck_swan)

執行以上程式碼，將顯示以下內容：

從上面的執行結果中可以看出：保護屬性可以通過範例名存取。

__foo：雙下劃線表示private（私有）型別的成員，只允許定義該方法的類本身進行存取，而且也不能通過類的範例進行存取，但是可以通過“類的範例名.類名 __xxx”方式存取。

例如，建立一個Swan類，定義保護屬性__neck_swan,並在__init__()方法中存取該屬性，然後建立Swan類的範例，並通過範例名輸出保護屬性__neck_swan，

程式碼如下：

# 建立類
class Geese:
    """大雁類"""

    def __init__(self, beak, wing, claw):
        print("我是大雁類!我有一下特徵：")
        print(beak)
        print(wing)
        print(claw)

beak_1 = "喙"
wing_1 = "翅膀"
claw_1 = "爪"
wildGoose = Geese(beak_1, wing_1, claw_1)

執行上面程式碼，將輸出如圖所示的結果：