第九章 类的定义属性和方法

# 第九章 类的定义属性和方法

## 一、类的定义

### 1、类的概念

  Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。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，其逼真程度达到了惊讶的地步。

  

  在面向对象的世界里，类是用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。你的代码通常被称为类的方法，而数据通常称为类的属性，实例化的数据对象通常称为实例。  

### 2、类的语法

 

 

 

  Python使用class创建类。每个定义的类都有一个特殊的方法，名为__init__()，可以通过这个方法控制如何初始化对象。

## 二、类的属性和方法

  一个对象的特征称为"属性"，一个对象的行为称为"方法"。属性在代码层面上来看就是变量，方法实际就是函数，通过调用这些函数来完成某些工作。

### 1、创建类和使用类

  使用类几乎可以模拟任何东西。属性在代码层面上来看就是变量。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog--它表示的不是特定的狗，而是任何小狗。对于大多数狗，我们都知道什么呢？大多数狗会蹲下和摇尾巴。由于大多数小狗都具备上述两项信息(名字和年龄)和两种行为。我们的Dog类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后，我们将使用它表示特定小狗的实例。

  

1)、创建Dog类

 

  根据Dog类创建的每一个实例都将存储名字和年龄，我们赋予了每条小狗蹲下和摇尾巴的能力：

  

  dog.py

 

 

 

 

  在①出，定义了一个名为Dog的类。根据约定，Python中，首字母大写的名称指的是类。在②处，编写了一个文档字符串，对这个类的功能作了描述。

  

  在④处的方法__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，开头和结尾各有两个下划线，这是一种约定，旨在避免Python默认方法和普通方法名称冲突。在__init__()方法定义了三个形参：self,name和age。这个默认方法必不可少的是形参self，还必须位于其他形参的前面。所以，Python调用这个_init__()方法来创建实例时，将自动传入这个实参self。让实例能够自动访问类中的属性和方法。

  

  在⑥、⑦处定义的两个变量都有前缀self。以self前缀的变量都可提供类中所有方法使用。我们可以通过类的任何实例访问这些变量。self.name=name获取存储在形参name中的值，并将其存储在变量name中。像这样通过实例访问的变量称为属性。

  Dog类还定义了另外两种方法：sit()和Wangging()，由于这些方法不需要额外的信息，如名字和年龄，因此他们只有一个形参self。后面创建实例也能够访问这些方法。其中(.title())这个方法是表示将属性name的值的首字母自动变为大写。

### 2、根据类创建实例

  有了类之后，创建对象实例很容易。只需将对类名的调用赋至各个变量，根据需要创建多个对象实例。根据类来创建对象被称为实例化。

  下面来创建一个表示特定小狗的实例：

 

 

 

在①处，创建了一个名字为‘while’、6岁的小狗。通过传入这两个实参调用了类中的方法__init__()。方法__init__并没有含有return语句，但Python自动返回一个表示小狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog中。命名约定：通常可以认为首字母大写的名称(如Dog)指的就是类，而小写的名称(如my_dog)指的根据类创建的实例。

1)、访问属性

要访问实例的属性，可使用句点表示法。在21行，我们编写了my_dog.name来访问my_dog的属性name的值。在第二条'print'语句中，str(my_dog.age)将my_dog的属性age的值6转换为字符串。

执行该代码，结果为：

---

My dog's name is Willie.

 

My dog's is 6 years old.

 

---

2)、调用方法

根据Dog类创建实例后，就可以使用句点表示法来调用Dog类中定义的任何方法。下面来让小狗蹲下和摇尾巴：

 

 

 

  要调用方法，可指定实例的名称(这里是my_log)和调用的方法，并用句点分割它们。遇到代码my_dog.sit()时，Python在类Dog中查找sit方法并运行代码。Python以同样的方式解读Wagging()。

  执行该代码，结果为：

  

---

Willie 会蹲下。

 

Willie 摇尾巴

 

---

3)、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实例：

  

 

 

在这个实例中，我们创建了两条小狗。他们分别名为willie和lucy，每条狗都是一个独立的实例，有自己的属性，能够获得相同的方法。

执行该代码，结果为：

 

 

 

### 3、使用类和实例

  你可以使用类来模拟现实世界中很多情景。类编写好，你的大部分时间将花在使用根据类创建的实例上。

  

  首先，类的每个属性都必须有初始值，哪怕是0或者空字符串。如设置默认值时，在方法__init__)内指定初始值可以，这样，实例化就不用为它提供初始值的形参了。如果我们狗狗一般每天喝水量为200ml，那么，我们在方法__init__()里增加一个属性名为water默认值为'200'的属性。

  

   还是继续使用Dog.py这个案例，稍微修改成我们需要的案例：

  

 

可以看出，在方法__init__()中，新增了第⑧行一个属性名为water值为'200'的新属性，这个就是给属性指定默认值。在⑩行中，我们定义了一个名为message()的方法，那么，实例化对象通过调用message()就能清晰获悉这个母狗的具体信息。

 

执行该代码，结果为：

 

---

Willie eats 200 of water every day.

 

Willie is 6 years old.

 

---  

  然后，接下来我们的任务是修改实例的属性，有哪些方式呢？

  

1)、直接修改属性的值

要修改属性的值，最简单的方式就是通过实例直接访问它。如果我们将狗狗的性别由母狗改为公狗：

类还是上面的Dog类，实例化对象和调用方法就是以下代码：

 

 

  my_dog.water=300直接使用句点法直接访问狗的水量，让Python在实例my_dog中找到属性water，并将该属性的值设置为300。

  

执行该代码，结果为：

---

Willie eats 300ml of water every day.

 

Willie is 6 years old.

 

---  

2)、通过方法修改属性的值

如果有替你更新属性的方法，将大有裨益。这样，你就无需直接访问属性，而可将值传递给一个方法，由它在内部更新。

 

 

  仔细观察，可以发现，对Dog类所作的唯一修改就是在⑩行新增了方法water_yield()，这个方法接受一个狗的性别参数，并将其存储在 self.water中。在十九行处，调用了water_yield()，并提供了实参300，然后在message()打印处狗的信息。

  

  执行代码，结果和直接修改属性的指输出的结果一样。

  

  可对方法water_yield()进行扩展，使其在修改狗的喝水量时能做额外的工作，逻辑上一条狗每天喝水量最好不应该超过默认值200即200ml的水量，如果超过这个水量要给与警告：

  

 

 

 

  如上所示，将方法water_yield()加上条件判断后，如果调用此方法输入实参250，那么执行改代码，结果为：

  

---

Water exceed the standard!

 

Willie eats 200ml of water every day.

 

Willie is 6 years old.

 

---   

传入水量值为250，判断条件中，只有小于200才能覆盖原来的默认值，大于200就没有改变默认值，并返回一条警告信息。

3)、通过方法对属性的值进行递增

  那么，如果需要将属性值递增特定的量，而不是设置为全新的值。假如某条小狗昨天喝了200ml的水量，今天增加了5ml的水量，下面直接看代码：

  

 

 

  在十一行处，使用+=water进行追加传入的水量值，灵活去更新默认值。那么，执行该代码，结果为：

  

 

## 三、销毁方法

  与__init__() 方法对应的是__del__()方法__init__()方法用于构造当前类的实例化对象，而__del__() 则用于销毁实例化对象，即在任何实例化对象将要被系统回收之时，系统都会自动调用该对象的__del__()方法。

  

  当程序不再需要一个Python对象时，系统必须把该对象所占用的内存空间释放出来，这个过程被称为垃圾回收，Python会自动回收所有对象所占用的内存空间，因此开发者无须关心对象垃圾回收的过程。

  

  大多数情况下，Python 开发者不需要手动进行垃圾回收，因为 Python 有自动的垃圾回收机制（下面会讲），能自动将不需要使用的实例对象进行销毁。

  

  无论是手动销毁，还是 Python 自动帮我们销毁，都会调用__del__()方法。举个例子：

  

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

调用__init__()方法构造对象

 

调用__del__()销毁对象，释放其空间

 

---  

但是，千万不要误认为，只要为该实例对象调用__del__()方法，该对象所占用的内存空间就会被释放。举个例子：

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

 

调用__init__()方法构造对象

 

***********

 

调用__del__() 销毁对象，释放其空间

 

---  

  注意，最后一行输出信息，是程序执行即将结束时调用__del__()方法输出的。可以看到，当程序中有其它变量（比如这里的 cl）引用该实例对象时，即便手动调用__del__()方法，该方法也不会立即执行。这和Python 的垃圾回收机制的实现有关。

 

  Python 采用自动引用计数（简称 ARC）的方式实现垃圾回收机制。该方法的核心思想是：每个 Python 对象都会配置一个计数器，初始 Python 实例对象的计数器值都为 0，如果有变量引用该实例对象，其计数器的值会加 1，依次类推；反之，每当一个变量取消对该实例对象的引用，计数器会减 1。如果一个 Python 对象的的计数器值为 0，则表明没有变量引用该 Python 对象，即证明程序不再需要它，此时 Python 就会自动调用__del__() 方法将其回收。

  

  如果在上面程序结尾，添加如下语句：

 

 

  执行该代码，结果为：

 

---

 

调用__init__()方法构造对象

 

***********

 

调用__del__() 销毁对象，释放其空间

 

+++++

 

---  

  可以看到，当执行 del cl 语句时，其应用的对象实例对象 C 的计数器继续 -1（变为 0），对于计数器为 0 的实例对象，Python 会自动将其视为垃圾进行回收。

 

  

 

## 四、课堂练习

#### 1、

 

 

 

### 2、定义一个类，实例化的时候打印'正在实例化'，最后结束的时候，输出'正在销毁'。

## 五、上一节课堂练习答案

#### 1、命名一个a列表，然后定义一个函数，函数里有a列表。用案例说明列表是可以在局部被修改；说明列表不能重新赋值；如果需要重新赋值，需要在函数内部使用global定义全局变量。

1)全局列表a可以在局部被修改

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

['global', 'python', 'nonlocal']

 

['global', 'python', 'nonlocal']

 

---

发现上面的a并没有使用galobal但是值却改变了， 说明列表是可以在局部被修改的。

 

2)局部变量赋值不能改变全局变量的值

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

nonlocal

 

['global', 'python']

 

---

3)使用了global关键字后， 变量被重新赋值

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

nonlocal

 

nonlocal

 

---

#### 2、计算1到100之间相加之和；通过循环和递归两种方式实现。

1)循环方式

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

 

 

 

 

 

---

每一次循环都会输出结果，缺点是程序繁琐消耗内存。

2)递归方式

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

5050

 

---

  递归函数的优点是定义简单，逻辑清晰。理论上，所有的递归函数都可以写成循环的方式，但循环的逻辑不如递归清晰。

#### 3、举一个别人举过的例子：约会结束后你送你女朋友回家，离别时，你肯定会说：“到家了给我发条信息，我很担心你。” 对不，然后你女朋友回家以后还真给你发了条信息。小伙子，你有戏了。其实这就是一个回调的过程。你留了个参数函数（要求女朋友给你发条信息）给你女朋友，然后你女朋友回家，回家的动作是主函数。她必须先回到家以后，主函数执行完了，再执行传进去的函数，然后你就收到一条信息了。

 

 

 

执行该代码，结果为：

 

---

我是回调函数:回到家发个信息哦

 

我是主函数:我回到家啦

 

---