类的结构

术语 —— 实例

  1. 使用面向对象开发，第 1 步 是设计 类
  2. 使用类名() 创建对象，创建对象的动作有两步:
    1. 在内存中为对象 分配空间
    2. 调用初始化方法 __init__ 为 对象初始化
  3. 对象创建后，内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

因此，通常也会把：

  1. 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
  2. 创建对象的 动作 叫做 实例化
  3. 对象的属性 叫做 实例属性
  4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

  1. 对象各自拥有自己的 实例属性
  2. 调用对象方法，可以通过 self
    • 访问自己的属性
    • 调用自己的方法

结论

  • 每一个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
  • 多个对象的方法，在内存中只有一份，在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

类是一个特殊的对象

Python 中 一切皆对象：

  • class AAA: 定义的类属于 类对象
  • obj1 = AAA() 属于 实例对象
  • 在程序运行时，类 同样 会被加载到内存
  • 在 Python 中，类 是一个特殊的对象 —— 类对象
  • 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
  • 除了封装实例的属性和方法外，类对象还可以拥有自己的属性和方法
    1. 类属性
    2. 类方法
  • 无论是在对象的方法里面， 还是在类外面都通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

类属性和实例属性

概念和使用

  • 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
  • 通常用来记录 与这个类相关 的特征
  • 类属性 不会用于记录 具体对象的特征

示例需求

  • 定义一个 工具类
  • 每件工具都有自己的 name
  • 需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
class Tool(object):
    # 使用赋值语句定义类属性, 记录创建工具对象的总数
    count = 0

    def __init__(self, name):
        self.name = name

        # 针对了类属性做一个计数 + 1
        Tool.count += 1

tool1 = Tool('斧头')
tool1 = Tool('榔头')

# 知道使用 Tool 类创建了多少对象
print(f'现在创建了 {Tool.count} 个工具')

note：Python 中的类属性类似于 C++ 中的静态属性，属于类，不属于对象，且只有一份

2.2 属性的获取机制（科普）

  • 在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制
  • 因此，要访问类属性有两种方式：
    1. 类名.类属性
    2. 对象.类属性 （不推荐）

注意

  • 如果使用 对象.类属性 = 值 赋值语句，只会 给对象添加一个属性，而不会影响到 类属性的值

类方法和静态方法

3.1 类方法

  • 类属性 就是针对 类对象 定义的属性
    • 使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性
    • 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
  • 类方法 就是针对 类对象 定义的方法
    • 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

语法如下

1
2
3
@classmethod
def 类方法名(cls):
    pass
  • 类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识，告诉解释器这是一个类方法
  • 类方法的第一个参数应该是 cls
    • 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
    • 这个参数和 实例方法 的第一个参数: self 类似
    • 提示 使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls
  • 通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 cls 参数
  • 在方法内部
    • 可以通过 cls. 访问类的属性
    • 也可以通过 cls. 调用其他的类方法

示例需求

  • 定义一个 工具类
  • 每件工具都有自己的 name
  • 需求 —— 在 类 封装一个 show_tool_count 的类方法，输出使用当前这个类，创建的对象个数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性, 记录创建工具对象的总数
    count = 0

    def __init__(self, name):
        self.name = name

        # 类属性 count ++ 来记录对象的数目
        Tool.count += 1

    @classmethod
    def total_count(cls):
        return cls.count

tool1 = Tool('斧头')
tool1 = Tool('榔头')

# 知道使用 Tool 类创建了多少对象
print(f'现在创建了 {Tool.total_count()} 个工具')

静态方法

  • 在开发时，如果需要在 类 中封装一个方法，这个方法：
    • 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法 —— 即：不是实例方法
    • 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法 —— 即：不是类方法
  • 这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法如下

1
2
3
@staticmethod
def 静态方法名():
    pass
  • 静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
  • 通过 类名. 调用 静态方法， 不需要创建实例
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
class Dog(object):

    # 狗对象计数
    dog_count = 0

    @staticmethod
    def run():

        # 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法
        print("狗在跑...")

    def __init__(self, name):
        self.name = name

3.3 方法综合案例

需求

  1. 设计一个 Game 类
  2. 属性：
    • 定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
    • 定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
  3. 方法：
    • 静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
    • 类方法 show_top_score 显示历史最高分
    • 实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
  4. 主程序步骤
      1. 查看帮助信息
      1. 查看历史最高分
      1. 创建游戏对象，开始游戏
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
class Game(object):

    top_score = 521  # record the highest score ever

    def __init__(self, name):
        self.player_name = name

    def start_game(self):
        print(f"{self.player_name} start the game", end='')

    @staticmethod
    def show_help():
        print("there is some help information for you:\nbulabulabula...")

    @classmethod
    def show_top_score(cls):
        print(f"top score is {cls.top_score}")


def main():
    Game.show_help()
    Game.show_top_score()
    xiaoming = Game('xiaoming')
    xiaoming.start_game()


if __name__ == "__main__":
    main()

静态方法和类方法调用的时候都是直接使用类名. 来调用，只有实例方法使用对象名. 调用。

实例方法、类方法、静态方法

普通实例方法，第一个参数需要是 self，它表示一个具体的实例本身。 如果用了 staticmethod，那么就可以无视这个 self，而将这个方法当成一个普通的函数使用。 而对于 classmethod，它的第一个参数不是 self，是 cls，它表示这个类本身。

推荐阅读： Python 实例方法、类方法和静态方法