4. 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非常逼真。
根据类来创建对象被称为实例化 ,这让你能够使用类的实例。
理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界,还可以帮助你真正明白自己编写的代码:不仅是各行代码的作用,还有代码背后更宏大的概念。了解类背后的概念可培养逻辑思维,让你能够通过编写程序来解决遇到的几乎任何问题。
4.1 创建和使用类
使用类几乎可以模拟任何东西。
实例:编写一个表示狗的简单类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,它们都有名字和年龄;大多数狗还会蹲下和打滚。将都具备的属性和行为定义在Dog 类中。
4.1.1 创建类
创建Dog类。
class Dog():
"""一次模拟小狗的简单尝试"""
def __init__(self, name, age):
"""初始化属性name和age"""
self.name = name
self.age = age
def sit(self):
"""模拟小狗被命令时蹲下"""
print(self.name.title() + " is now sitting.")
def roll_over(self):
"""模拟小狗被命令时打滚"""
print(self.name.title() + " rolled over!")
详细说明:
定义了一个名为Dog 的类,类中包含了名字(name)、年龄(age)两个属性以及蹲下(sit)、打滚(roll_over)的行为。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,即不是从父类继承。
文档字符串,对这个类的功能作了描述。
方法__init__()
类中的函数称为方法 ;函数的一切都适用于方法
__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。
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。Python调用这个__init__() 方法来创建Dog 实例时,将自动传入实参self(指向实例本身的引用),让实例能够访问类中的属性和方法。
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。
定义的.name、age两个变量(注意:不是__init__()中的参数name和age)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() 。由于这些方法不需要额外的信息,因此它们只有一个形参self,而不需其他参数 。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。
4.1.2 根据类创建实例
可将类视为有关如何创建实例的说明,即对某个具体实例的描述。如Dog 类是狗这类动物的一系列说明,让Python知道如何创建表示特定狗的实例。
4.1.2.1 依据类创建实例(实例化)示例:
my_dog = Dog('willie', 6)
说明:
创建一条名字为'willie' 、年龄为6 的小狗。Python使用实参'willie' 和6 调用Dog 类中的方法__init__() 。
方法__init__() 创建一个表示具体的狗,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狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog 中。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。
4.1.2.2 要访问实例的属性,可使用句点表示法。
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
#返回结果
My dog's name is Willie.
My dog is 6 years old.
说明:
如:my_dog.name。Python先找到实例my_dog ,再查找与这个实例相关联的属性name 。使用同样的方法来获取属性age 的值。补:句点表示法在Python中很常用,如在Dog 类中引用这个属性时,使用的是self.name 。
第1条print 语句中,my_dog.name.title() 将my_dog 的属性name 的值'willie' 改为首字母大写的;在第2条print 语句中,str(my_dog.age) 将my_dog 的属性age 的值6 转换为字符串。
4.1.2.3 调用类中方法
my_dog = Dog('willie', 6)
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()
#返回
Willie is now sitting.
Willie rolled over!
说明:
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() 。
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。
4.1.2.4 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('willie', 6)
my_dog.sit()
your_dog = Dog('lucy', 3)
your_dog.roll_over()