类和实例

类是抽象的模板，比如Student类

实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同

 

1.定义类

 

以Student类为例，在Python中，定义类是通过class关键字：

class Student(object):
    pass

class后面紧接着是类名，即Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的，继承的概念我们后面再讲，通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。

 

2.创建实例

 

定义好了Student类，就可以根据Student类创建出Student的实例，创建实例是通过类名+()实现的：

class Student(object):
    pass
    
bart = Student()


>>> bart
<__main__.Student object at 0x029A9C50>
>>> Student
<class '__main__.Student'>
>>> 

可以看到，变量bart指向的就是一个Student的实例，后面的0x10a67a590是内存地址，每个object的地址都不一样，而Student本身则是一个类。

 

3.给实例绑定属性

 

可以自由地给一个实例变量绑定属性，比如，给实例bart绑定一个name属性：

class Student(object):
    pass
    
bart = Student()
bart.name = 'bart'


>>> bart.name
'bart'

 

由于类可以起到模板的作用，因此，可以在创建实例的时候，把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法，在创建实例的时候，就把name，score等属性绑上去：

class Student(object):

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

注意到__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此，在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self，因为self就指向创建的实例本身。

有了__init__方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与__init__方法匹配的参数，但self不需要传，Python解释器自己会把实例变量传进去：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.name
'Bart Simpson'
>>> bart.score
59

和普通的函数相比，在类中定义的函数只有一点不同，就是第一个参数永远是实例变量self，并且，调用时，不用传递该参数。除此之外，类的方法和普通函数没有什么区别，所以，你仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

 

4.数据封装

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装。在上面的Student类中，每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据，比如打印一个学生的成绩：

class Student(object):

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

def print_score(self):
    print('name:',self.name,'score:',self.score)

>>> bart = Student('bart',90)
>>> print_score(bart)
name: bart score: 90

 

但是，既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，就没有必要从外面的函数去访问，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数是和Student类本身是关联起来的，我们称之为类的方法：

class Student(object):

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

    def print_score(self):
        print('name:',self.name,'score:',self.score)

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.print_score()
name: bart score: 90
>>>

这样一来，我们从外部看Student类，就只需要知道，创建实例需要给出name和score，而如何打印，都是在Student类的内部定义的，这些数据和逻辑被“封装”起来了，调用很容易，但却不用知道内部实现的细节。

 

封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法，比如get_grade：

class Student(object):

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

    def print_score(self):
        print('name:',self.name,'score:',self.score)

    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.get_grade()
'A'

同样的，get_grade方法可以直接在实例变量上调用，不需要知道内部实现细节

 

5.访问限制

在Class内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是，从前面Student类的定义来看，外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性：

class Student(object):

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

    def print_score(self):
        print('name:',self.name,'score:',self.score)

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.score
90

>>> bart.score = 59
>>> bart.score
59

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问，所以，我们把Student类改一改：

class Student(object):

    def __init__(self,name,score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('name:',self.__name,'score:',self.__score)


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.__score
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#18>", line 1, in <module>
    bart.__score
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__score'
>>> 

改完后，对于外部代码来说，没什么变动，但是已经无法从外部访问实例变量.__name和实例变量.__score了。

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态，这样通过访问限制的保护，代码更加健壮。

 

但是如果外部代码要获取name和score怎么办？可以给Student类增加get_name和get_score这样的方法：

class Student(object):

    def __init__(self,name,score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.get_name()
'bart'
>>> bart.get_score()
90
>>> 

如果又要允许外部代码修改score怎么办？可以再给Student类增加set_score方法：

class Student(object):

    def __init__(self,name,score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_score(self,score):
        self.__score = score


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.get_score()
90
>>> bart.set_score(100)
>>> bart.get_score()
100
>>> 

 

你也许会问，原先那种直接通过bart.score = 59也可以修改啊，为什么要定义一个方法大费周折？因为在方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

class Student(object):

    def __init__(self,name,score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_score(self,score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.set_score(110)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
    bart.set_score(110)
  File "C:\Users\Administrator\Desktop\new 1.py", line 17, in set_score
    raise ValueError('bad score')
ValueError: bad score

 

需要注意的是，在Python中，变量名类似__xxx__的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是private变量，所以，不能用__name__、__score__这样的变量名。

有些时候，你会看到以一个下划线开头的实例变量名，比如_name，这样的实例变量外部是可以访问的，但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的变量时，意思就是，“虽然我可以被访问，但是，请把我视为私有变量，不要随意访问”。

双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢？其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name，所以，仍然可以通过_Student__name来访问__name变量：

>>> bart._Student__name
'bart'

但是强烈建议你不要这么干，因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名。

总的来说就是，Python本身没有任何机制阻止你干坏事，一切全靠自觉。

 

 

小结

类是创建实例的模板，而实例则是一个一个具体的对象，各个实例拥有的数据都互相独立，互不影响；

方法就是与实例绑定的函数，和普通函数不同，方法可以直接访问实例的数据；

通过在实例上调用方法，我们就直接操作了对象内部的数据，但无需知道方法内部的实现细节。

和静态语言不同，Python允许对实例变量绑定任何数据，也就是说，对于两个实例变量，虽然它们都是同一个类的不同实例，但拥有的变量名称都可能不同：