類和實例

[Teddy參與者]

轉載自廖雪峰的官方網站

物件導向最重要的概念就是類（Class）和實例（Instance），必須牢記類是抽象的範本，比如Student類，而實例是根據類創建出來的一個個具體的“物件”，每個物件都擁有相同的方法，但各自的資料可能不同。

仍以Student類為例，在Python中，定義類是通過class關鍵字：

class Student(object):
    pass

class後面緊接著是類名，即Student，類名通常是大寫開頭的單詞，緊接著是(object)，表示該類是從哪個類繼承下來的，繼承的概念我們後面再講，通常，如果沒有合適的繼承類，就使用object類，這是所有類最終都會繼承的類。

定義好了Student類，就可以根據Student類創建出Student的實例，創建實例是通過類名+()實現的：

>>> bart = Student()
>>> bart
<__main__.Student object at 0x10a67a590>
>>> Student
<class '__main__.Student'>

可以看到，變數bart指向的就是一個Student的實例，後面的0x10a67a590是記憶體位址，每個object的位址都不一樣，而Student本身則是一個類。

可以自由地給一個執行個體變數綁定屬性，比如，給實例bart綁定一個name屬性：

>>> bart.name = 'Bart Simpson'
>>> bart.name
'Bart Simpson'

由於類可以起到範本的作用，因此，可以在創建實例的時候，把一些我們認為必須綁定的屬性強制填寫進去。通過定義一個特殊的__init__方法，在創建實例的時候，就把name，score等屬性綁上去：

class Student(object):

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

注意：特殊方法“init”前後有兩個底線！！！

注意到__init__方法的第一個參數永遠是self，表示創建的實例本身，因此，在__init__方法內部，就可以把各種屬性綁定到self，因為self就指向創建的實例本身。

有了__init__方法，在創建實例的時候，就不能傳入空的參數了，必須傳入與__init__方法匹配的參數，但self不需要傳，Python解譯器自己會把執行個體變數傳進去：

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

和普通的函數相比，在類中定義的函數只有一點不同，就是第一個參數永遠是執行個體變數self，並且，調用時，不用傳遞該參數。除此之外，類的方法和普通函數沒有什麼區別，所以，你仍然可以用默認參數、可變參數、關鍵字參數和命名關鍵字參數。

數據封裝

物件導向程式設計的一個重要特點就是資料封裝。在上面的Student類中，每個實例就擁有各自的name和score這些資料。我們可以通過函數來訪問這些資料，比如列印一個學生的成績：

>>> def print_score(std):
...     print('%s: %s' % (std.name, std.score))
...
>>> print_score(bart)
Bart Simpson: 59

但是，既然Student實例本身就擁有這些資料，要訪問這些資料，就沒有必要從外面的函數去訪問，可以直接在Student類的內部定義訪問資料的函數，這樣，就把“資料”給封裝起來了。這些封裝資料的函數是和Student類本身是關聯起來的，我們稱之為類的方法：

class Student(object):

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

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

要定義一個方法，除了第一個參數是self外，其他和普通函數一樣。要調用一個方法，只需要在執行個體變數上直接調用，除了self不用傳遞，其他參數正常傳入：

>>> bart.print_score()
Bart Simpson: 59

這樣一來，我們從外部看Student類，就只需要知道，創建實例需要給出name和score，而如何列印，都是在Student類的內部定義的，這些資料和邏輯被“封裝”起來了，調用很容易，但卻不用知道內部實現的細節。
封裝的另一個好處是可以給Student類增加新的方法，比如get_grade：

class Student(object):
    ...

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

同樣的，get_grade方法可以直接在執行個體變數上調用，不需要知道內部實現細節：

>>> bart.get_grade()
'C'

小結

類是創建實例的範本，而實例則是一個一個具體的物件，各個實例擁有的資料都互相獨立，互不影響；
方法就是與實例綁定的函數，和普通函數不同，方法可以直接訪問實例的資料；
通過在實例上調用方法，我們就直接操作了物件內部的資料，但無需知道方法內部的實現細節。

和靜態語言不同，Python允許對執行個體變數綁定任何資料，也就是說，對於兩個執行個體變數，雖然它們都是同一個類的不同實例，但擁有的變數名稱都可能不同：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> lisa = Student('Lisa Simpson', 87)
>>> bart.age = 8
>>> bart.age
8
>>> lisa.age
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'

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