系统学习Python——类(class)代码的编写基础与实例(一):代码的编写基础

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从最底层来看,类基本上就是命名空间,这点很像Python的模块。但是类和模块不同的是,类还支持生成多个对象、命名空间继承以及运算符重载。

类生成多个实例对象

要了解多个对象的概念是如何工作的,我们需要先了解Python的OOP模型中的两种对象:类对象和实例对象:

  • 类对象:提供默认行为,是实例对象的工厂
  • 实例对象:程序处理的实际对象

各自都有独立的命名空间,但是同时继承了创建该实例的类中的变量名。类对象来自语句,而实例来自调用。每次调用一个类,你就会得到这个类的一个新的实例。

这种对象生成的概念和我们目前为止所见的大多数其他程序构件有着很大的不同。实际上,类是产生多个实例的工厂。相比之下,所有模块在程序中只能导入一个副本。事实上,这也就是我们需要用到reload,它在原位置更新一个单例共享的模块对象。借助类,每个实例都有了它们自己的、独立的数据,从而支持类所建模型的对象的多个版本。

在这一角色下,类实例类似于闭包函数的基于调用的状态,但是这是类模型本身的一部分,并且类中的状态是显式的属性而不是隐式的作用域引用。此外,这只是类所做的部分工作——它们也支持通过继承实现的定制化、运算符重载,以及通过方法实现的多态行为。一般来讲,类是更加完整的编程工具,尽管OOP和函数式编程并不是相互排压的编程范式。我们通过在方法中使用函数化的工具,编写自身就是生成器的方法,以及编写用户定义的选代器等来将二者结合起来。

下面就是从类对象和实例对象出发,对Python中OOP本质的一个快速总结。正如我们将看到的,从某种程度上来说Python的类与def和模块很相似,但是Python中的类和其他编程语言中的相比可能就大不相同了。

类对象提供默认行为

当我们执行class语句时,就会得到类对象。以下是Python类的主要特性:

  • class语句创建类对象并将其赋值给一个名称。就像函数的def语句,Python的class语句也是可执行语句。当其执行时会产生新的类对象,并被赋值给class头部的名称。此外,就像def一样,class语句一般是在其所在文件被导入时执行的。
  • class语句内的赋值语句会创建类的属性。就像模块文件一样,class语句内顶层的赋值语句(不是在嵌套的def之内)会产生类对象中的属性。从技术角度来讲,class语句定义了一个局部作用域,该作用域会变成类对象的属性的命名空间,就像模块的全局作用域一样。在执行class语句后,类的属性可用点号加名称访问:object.name
  • 类属性提供了对象的状态和行为。类对象的属性记录了可由这个类所创建的所有实例共享的状态信息和行为。类内部的函数def语句会生成方法,方法可用于处理实例。

实例对象是具体的元素

当调用类对象时,我们得到了实例对象。以下是类的实例的重点概要:

  • 像函数那样调用类对象会创建新的实例对象。每次类被调用时,都会建立并返回新的实例对象。实例代表了程序领域中的具体元素。
  • 每个实例对象继承了类的属性并获得了自己的命名空间。由类所创建的实例对象是新的命名空间。它们一开始是空的,但是会继承创建该实例的类对象内的属性。
  • 在方法内对self属性做赋值运算会产生每个实例自己的属性。在类的方法函数内,第一位参数(按惯例称为self)会引用当前处理的实例对象。对self的属性做赋值运算,会创建或修改实例内的数据,而不是类的数据。

最终的结果就是,类定义了公用的、共享的数据和行为,并生成实例。实例反映了具体的应用程序中的实体,并记录了每个实例自己的随着对象变化的数据。

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