p1-9-oo-3 第九章 理解对象与类：Python 篇

[xuzhengfu]

理解对象与类：Python 篇

1. 了解 “面向对象概念” 在 Python 中的具体实现

• [x] 对于面向对象概念，在 Python 中具体是怎么实现的？

在前面大套的 历史背景 和 理论概念解说 之后，我们来看看 Python 中对面向对象概念的具体实现，主要结合一些代码例子进行说明。

2. 了解 类定义与对象创建

• [x] 如何定义一个类？

class Dog:

    kind = ''

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

    def bark(self):
        return 'woof-woof'

a = Dog('Fido')
b = Dog('Buddy')

• [x] 上面这段代码是什么意思？

1. 第一行是关键字 class 打头，代表 类定义 的开始，后面是 类的名字，然后是一个 冒号，表示下面缩进的代码段是 Dog 类的定义；在 Python 中类本身也是个对象，叫 类对象（class object）；

2. 下面是一个在 类定义 里直接出现的变量 kind，这样定义的变量称为 类变量（class variable），这种变量是整个类共有的，所有该类的 对象实例 共享；

3. 下面是一个函数 __init__() 的定义，因为这个函数定义在类里，所以通常我们称之为 方法（method）：

• 方法的第一参数必定是 self，这是个特殊的变量，代表从 这个类 实例化 出来的对象自己；注意这里是类的定义，还没有真正创建出对象，这个 self 相当于对未来产生对象的 “提前引用”；类定义中的方法在被调用时解释器都会自动传递这个 self 进去；

• 作为一种约定俗成的规矩，类似 __init__() 用双下划线开头和结尾的方法，属于特殊方法（special method），是 Python 解释器特别定义和使用的；

• __init__() 是解释器在 实例化 一个对象之后自动调用的方法，用来对 新创建的对象实例 做初始化；

• 方法可以在 self 之后带任意的输入参数，这些输入参数由方法自行使用；

• self.name 定义了一个 实例变量（instance variable），前面说了 self 代表未来被 实例化 的 对象 自身，. 表示属于对象的，name 则是这个实例变量的名字，这个方法用传进来的参数 name 来初始化实例变量 self.name，要注意这两个 name 是不一样的；

4. 下面是函数 bark() 的定义，这是我们自定义的方法，没有自定义的输入参数（例行的 self 参数不算），然后返回 dog 的叫声；

• [x] 对应对象如何创建？

1. 缩进的 类定义部分 结束，下面是创建这个类的 对象实例 的方法，a = Dog('Fido')：

• 一个类的实例化，就是用这个类作为模板创建一个实际存在的对象，Python 的语法是把类对象 Dog 当做一个函数来使用，Dog('Fido') 看上去就是个函数，它的意思是：创建一个 Dog 类的 对象实例（instance object），并用参数 'Fido' 调用类的 __init__() 方法；

• 解释器会在内存中创建这个对象实例，然后用参数 'Fido' 调用类的 __init__(self, name) 方法，第一个参数 self 解释器会自动放进去（就是刚刚创建好的对象实例），而 name 参数就是 'Fido'，__init__() 方法运行完毕就会把这个对象的 self.name 实例变量设为 'Fido'；

• 实例化 执行完毕，将创建的对象赋给 a 变量。

2. 创建第二个对象实例 b。

3. 创建出来的两个 对象实例 就可以使用了。

• [x] 感觉有点复杂，不太理解，怎么办？

如果前面的看上去有点复杂，可以先 努力理解 和 记住 下面的几个要点：

• 可以用 class MyClass: 的语法来定义类；
• 类定义中 直接定义的变量是 类变量（class variable），为所有 对象实例 所共享，可用 MyClass.xxx 的语法访问；
• 类定义中出现的 self.xxx 是 实例变量（instance variable），是各个 对象实例 各自的属性（attribute），互不影响，对象实例创建后可以用 obj.xxx 的语法访问；
• 类定义中通常会定义 初始化方法 __init__(self, param1, param2, ...)，该方法会在 对象实例 创建后自动被调用，其参数中 self 是固定的，而后面如果有其他参数，需要在创建 对象实例 时传给类对象（MyClass），类似这样：obj = MyClass(param1, param2, ...)，这两个地方的参数表是对应上的；
• 类定义中 定义的函数是 对象实例 的方法（method），可以用 obj.method() 的语法调用；所有方法的第一个参数固定为 self，其他参数的使用方法与前述 __init__ 方法一样。

• [x] 你能依葫芦画瓢地定义一个 猫类 出来吗？

代码略。 和前面的 狗类 好像没有太大区别，因为从特征上来看，基本一致：无论是猫还是狗，都有一个 类变量 kind（动物的分类），以及一个实例变量 self.name（动物的名字），然后有个 方法 来发出叫声。

3. 了解 “父类、子类、继承与多态” 的实现

• [x] 如何将上面这两个类的共性特征抽取出来，用一个公共的父类来实现呢？

我们要定义一个比猫和狗都更加抽象的类 —— Animal，作为猫和狗的共通父类，这个类要把上面说的共性特征都表达出来。

class Animal:

    kind = ''

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

    def voice(self):
        return '...'

Animal 类具有类变量 kind、实例变量 self.name 和一个方法 voice()，但是没有给出具体的分类名和叫声是什么。

• [x] 如何继承这个父类来定义子类？

在 Python 中要继承一个已存在的类，使用下面这样的语法：

class Dog(Animal):

    kind = 'canidae'

    def voice(self):
        return 'woof-woof'

    bark = voice

class 语句中 类名后面可以紧跟一个括号，里面是要继承的父类，这样定义出来的子类就直接拥有了父类的一切，但可以修改，上面的 类定义 就修改了 类变量 kind 的值，给出了 voice() 方法的一个 狗类实现（“woof-woof”），并定义了一个自己独有的方法 bark（作为 voice 方法的一个别名）。

• [x] 我们可以使用 Animal 父类 和 Dog 子类 实例化一些对象出来：

a = Animal('キュゥべえ')
d = Dog('Snoopy')

• [x] 现在，我们可以使用实例化出来的对象了，比如：

for animal in [a, d]:
    print(animal.name, ':', animal.voice())

仔细看上面的代码，a、d 虽然是不同类的对象实例，但是，因为它们是 Animal 或其子类的对象实例，所以拥有 Animal 类所定义的标准接口（继承），从而才可以在一个循环中一视同仁地处理，而且不同类的 对象实例 自动调用了各自 类定义的 voice() 方法实现，产生各自正确的输出（多态）。

4. 了解 公有和私有

• [x] Python 中有 "私有成员" 一说吗？

和 C++、Java 等面向对象编程语言不一样，Python 并没有私有成员一说，从语法上讲，所有类定义中出现的类变量、对象变量、方法都是公开的。

• [x] 你的意思是，python 不遵循 “接口与实现分离” 的思维模式吗？

尽管 Python 并没有私有成员一说，但是 Python 给出了一个 “弱约束” —— 一种约定俗成的代码风格：将类定义中所有下划线 _ 开头的变量和方法作为 “内部” 变量和方法来看待，也就是说，这些变量和方法属于类的内部实现的一部分，随时可能改变，外部最好不要依赖于这些变量和方法。

所以 Python 虽然没有提供强制受限的 “私有成员”，但还是遵循了 “接口与实现分离” 的思维模式，我们在定义一个类的时候，如果有不希望外部直接使用的变量和方法，可以在其名字前加一个下划线 _。

小结

• [x] 这一章讲了哪些东西？

• 了解在 Python 中如何 定义类 和 创建类的对象实例；
• 了解在 Python 中的继承和多态的实现方法。
• 现在可以再读一遍前一章的概念，应该会有不同的感受。

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