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Python 中的类和对象

原文:https://python.land/objects-and-classes

Python 类和 Python 对象是该语言的重要组成部分。不了解 Python 类和对象，就无法正确学习 Python。在本章中，您将学习:

在 Python 中一切都是对象
定义自己的 Python 类
基于类创建对象
什么是继承

当您只是创建小脚本时，您可能不需要创建自己的 Python 类。但是一旦你开始创建更大的应用程序，对象和类允许你自然地组织你的代码。对对象和类的良好理解会帮助你更好地理解语言本身。

Python 对象:引擎盖下的一瞥
什么是 Python 对象？
什么是 Python 类？
创建一个 Python 类
创建一个 Python 对象
Python 中的 self 是什么？
创建多个 Python 对象
继续学习

Python 对象:引擎盖下的一瞥

在我们深入了解所有细节之前，让我们先来看看引擎盖下的情况。我这样做是因为我相信这会让你更好地理解这些概念。不要因为这一页的长度而气馁。通读一遍并亲自尝试示例后，您应该对 Python 中的类和对象有了很好的理解。

OK；让我们开始吧！你大概知道内置的len()函数。它只是返回你给它的物体的长度。但是，比如说，数字 5 的长度是多少呢？我们来问问 Python:

>>> len(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: object of type 'int' has no len()

我喜欢错误，因为它们说明了 Python 内部是如何工作的。在这种情况下，Python 是在告诉我们 5 是一个对象，它没有len()。在 Python 中，一切都是对象。字符串、布尔值、数字，甚至 Python 函数都是对象。我们可以使用内置函数dir()检查 REPL 中的对象。当我们在数字 5 上尝试dir时，它显示了一个函数的大列表，这些函数是任何数字类型对象的一部分:

>>> dir(5)
['__abs__', '__add__', 
'__and__', '__bool__', 
'__ceil__', '__class__', 
...
'__str__', '__sub__',
 '__subclasshook__', '__truediv__',
 '__trunc__', '__xor__', 
'bit_length', 'conjugate', 
'denominator', 'from_bytes',
 'imag', 'numerator', 
'real', 'to_bytes']

为了清楚起见，我把列表缩短了一点。

列表以这些名字古怪的包含下划线的函数开始，比如__add__。这些被称为魔术方法，或 dunder(双下划线的缩写)方法。如果你仔细观察，你会发现对于类型为int的对象没有__len__ dunder 方法。Python 的len()函数就是这样知道一个数没有长度的。所有的len()所做的，就是在你提供给它的对象上调用__len__()方法。这也是 Python 抱怨“‘int’类型的对象没有 len()”的原因

什么是 Python 方法？

我在这里随便介绍了一下方法这个词。让我更正式地定义它:

Method

When a function is part of an object or Python class, we call it a method.

字符串是有长度的，所以一个字符串必须有一个 len 的方法，对吗？让我们来了解一下！

>>> dir("test")
['__add__', '__class__',
'__contains__', '__delattr__', 
'__dir__', '__doc__', 
'__eq__', '__format__', 
'__ge__', '__getattribute__', 
'__getitem__', '__getnewargs__', 
'__gt__', '__hash__', '__init__', 
'__init_subclass__', '__iter__', 
'__le__', '__len__', '__lt__', 
'__mod__', '__mul__', '__ne__', 
'__new__', '__reduce__', 
'__reduce_ex__', '__repr__', 
'__rmod__', '__rmul__', 
'__setattr__', '__sizeof__', 
'__str__', '__subclasshook__', 
'capitalize', 'casefold', 'center', 
'count', 'encode', 'endswith', 
'expandtabs', 'find', 'format', 
'format_map', 'index', 'isalnum', 
'isalpha', 'isascii', 'isdecimal', 
'isdigit', 'isidentifier', 'islower', 
'isnumeric', 'isprintable', 'isspace', 
'istitle', 'isupper', 'join', 'ljust', 
'lower', 'lstrip', 'maketrans', 
'partition', 'replace', 'rfind', 
'rindex', 'rjust', 'rpartition', 
'rsplit', 'rstrip', 'split', 
'splitlines', 'startswith', 'strip', 
'swapcase', 'title', 'translate', 
'upper', 'zfill']

是的，在那里。既然这是一个方法，我们也可以称它为:

>>> "test".__len__()
4

这相当于len("test")但是少了很多优雅，所以不要这么做。这只是为了说明这东西是如何工作的。

还有一系列其他不那么神奇的方法向我们展示。随意尝试几个，比如islower:

>>> "test".islower()
True

该方法检查整个字符串是否是小写，如果是，那么 Python 返回布尔值True。其中一些方法需要一个或多个参数，如 replace:

>>> 'abcd'.replace('a', 'b')
'bbcd'

它用“b”替换所有出现的“a”。

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有时候编程可能有点像变魔术，尤其是当你刚刚开始的时候。但是一旦你在引擎盖下瞥了一眼，看到事情实际上是如何工作的，那种魔力就消失了。让我们继续来看看对象到底是什么，以及它们是如何定义的。

什么是 Python 对象？

既然我们已经使用了对象，并且知道 Python 中的一切都是对象，那么是时候定义什么是对象了:

Object

An object is a collection of data (variables) and methods that operate on that data. Objects are defined by a Python class.

对象和面向对象编程是 20 世纪 90 年代初开始流行的概念。早期的计算机语言，如 C，没有对象的概念。然而，事实证明，对于人类来说，对象是一种易于理解的范式。对象可以用来模拟现实生活中的许多概念和情况。如今，大多数(如果不是全部的话)新语言都有对象的概念。所以你将要学习的东西在概念上也适用于其他语言:这是基础计算机科学。

什么是 Python 类？

因为对象是 Python 语言的组成部分，所以您也可以自己创建对象。如果你想创建你自己类型的对象，你首先需要定义它的方法和它能保存什么数据。这个蓝图叫做类。

Class

A class is the blueprint for one or more objects

所有 Python 对象都基于一个类。当我们创建一个对象时，我们称之为“创建一个类的实例”。字符串、数字甚至布尔也是类的实例。让我们用内置函数type来探索一下:

>>> type('a')
<class 'str'>
>>> type(1)
<class 'int'>
type(True)
<class 'bool'>

显然，有被称为str、int和bool的类。这些是 Python 的一些原生类，但是，正如我所说的，我们也可以构建自己的类类型！

创建一个 Python 类

没有汽车类比的教程是不完整的，所以让我们创建一个代表汽车的 Python 类。要输入的内容很多，而且每一个错误都要重新开始。尽管试，但如果你想走捷径，我理解。只需将下面的类复制并粘贴到您的 Python REPL 中。粘贴后，确保按两次回车键:

class Car:
    speed = 0
    started = False

    def start(self):
        self.started = True
        print("Car started, let's ride!")

    def increase_speed(self, delta):
        if self.started:
            self.speed = self.speed + delta
            print('Vrooooom!')
        else:
            print("You need to start the car first")

    def stop(self):
        self.speed = 0
        print('Halting')

创建一个 Python 对象

不要担心，我们将一步一步地检查类定义，但是让我们首先创建并使用一个 Car 类型的 Python 对象:

>>> car = Car()
>>> car.increase_speed(10)
You need to start the car first
>>> car.start()
Car started, let's ride!
>>> car.increase_speed(40)
Vrooooom!

如果你愿意，你也可以使用下面的面包屑来玩我们新创建的汽车类:

https://crumb.sh/embed/GzaEerCX65E

Python 中的对象总是一个类的实例。一个类可以有许多实例。我们刚刚用Car()创建了类Car的一个实例，并将它赋给了(小写)变量car。创建一个实例看起来像调用一个函数；你以后会知道为什么。

接下来，我们调用我们的一个汽车对象方法:试图在它还没有启动的时候增加它的速度。哎呀！只有启动汽车后，我们才能提高它的速度，享受它发出的噪音。

现在让我们一步一步地复习我们的汽车课程:

Python 中的类是使用 class 语句定义的，后跟类名(Car)。我们以冒号开始缩进的代码块。
我们定义了两个变量，速度和启动。这是该类的所有实例都将拥有的数据。
接下来，我们定义了三个操作变量的方法。

在这些方法的定义中，我们遇到了一些奇特的东西:它们都有一个名为 self 的参数作为它们的第一个参数。

Python 中的 self 是什么？

老实说，如果你问我的话，这是 Python 不太优雅的语言结构之一。

还记得我们调用 car 对象上的方法吗，比如car.start()？我们不必传递self变量，即使start()在类中被定义为start(self)。

事情是这样的:

当我们在 Python 对象上调用一个方法时，Python 会自动填充第一个变量，按照惯例我们称之为 self。
第一个变量是对对象本身的引用，因此得名。
我们可以用这个变量来引用这个对象的其他实例变量和函数，比如self.speed和self.start()。

因此，只有在 Python 类定义内部，我们才使用self来引用作为实例一部分的变量。为了修改属于我们类的started变量，我们使用了self.started，而不仅仅是started。通过使用self，很明显我们操作的是这个实例中的一个变量，而不是在对象之外定义的、碰巧同名的其他变量。

创建多个 Python 对象

因为 Python 类只是一个蓝图，所以您可以用它来创建多个对象，就像您可以构建多辆外观相同的汽车一样。它们的行为都相似，但它们都有自己的数据，这些数据不在对象之间共享:

>>> car1 = Car()
>>> car2 = Car()
>>> id(car1)
139771129539104
>>> id(car2)
139771129539160

我们在这里创建了两个 car 对象，car1 和 car2，并使用内置方法 id()来获取它们的 id。Python 中的每个对象都有一个惟一的标识符，所以我们刚刚证明了我们从同一个类中创建了两个不同的对象。我们可以独立使用它们:

>>> car1.start()
Car started, let's ride!
>>> car1.increase_speed(10)
'Vrooom!'
>>> car1.speed
10
>>> car2.speed
0

我们刚刚启动了car1并提高了它的速度，而car2仍然处于暂停状态。对速度的检查证实了这些是不同状态的不同汽车！

继续学习

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