- 类是一个蓝图,对象是由它构建的东西。
__init__设置每个新对象,self引用该对象。- 类上设置的属性是共享的。
self上设置的属性属于一个对象。 - 将
@dataclass用于数据保存类,并且在没有要保存的状态时更喜欢简单的函数。
随着脚本的增长,您最终会在函数之间传递同一组变量,并且很难区分哪些数据属于哪个逻辑。 Python 类和对象 通过将数据和行为捆绑到一个单元中来解决这一问题。
在本教程中,我们将逐步构建一个小型银行帐户,并且仅在每个 OOP 想法解决问题时才添加它。我们在 Python 3.13 上运行了每个示例,显示的输出来自该运行。如果您不熟悉该语言,请先阅读我们的 Python 初学者教程。
什么是类和对象?
类描述了某事物是什么以及它可以做什么。 对象,也称为实例,是根据该描述创建的特定对象。 “Account”是一个类,而Asha的帐户和Ben的帐户是两个对象。
| 期限 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| 班级 | 蓝图 | 账户 |
| 对象或实例 | 由它制成的一件东西 | a = 账户(“阿莎”) |
| 属性 | 对象上的数据 | a.balance |
| 方法 | 类上的一个函数 | a.deposit(50) |
你一直在使用对象。在Python中,字符串、列表甚至函数都是对象,这就是你可以编写"hello".upper()的原因。
你的第一堂课
class Account:
def __init__(self, owner, balance=0):
self.owner = owner
self.balance = balance
def deposit(self, amount):
if amount <= 0:
raise ValueError("amount must be positive")
self.balance += amount
return self.balance
a = Account("Asha", 100)
b = Account("Ben")
a.deposit(50)
print(a.balance, b.balance)
# 150 0
__init__ 每当您创建对象时都会自动运行,并设置起始状态。存入a并没有触及b,因为每个对象都有自己的数据。请注意,该方法还可以保护余额免受错误值的影响。我们的 Python 异常处理 指南更深入地解释了 raise。
什么是自我?
self 只是方法正在处理的对象。当您编写 a.deposit(50) 时,Python 会有效地调用 Account.deposit(a, 50),并将对象作为第一个参数传入。这就是一个方法定义可以服务于每个对象的方式。
名称 self 是一个强约定而不是关键字,但始终使用它。在方法定义中忘记它是初学者最常见的错误,并且它会产生有关参数数量的令人困惑的消息。
类属性与实例属性
直接在类主体中设置的属性由所有对象共享。 self 上的一组仅属于该对象。此示例显示查找的行为方式:
class Account:
interest_rate = 0.04 # class attribute
def __init__(self, owner, balance=0):
self.owner = owner # instance attribute
self.balance = balance
a = Account("Asha", 100)
b = Account("Ben")
print(a.interest_rate, b.interest_rate) # 0.04 0.04
Account.interest_rate = 0.05
print(a.interest_rate, b.interest_rate) # 0.05 0.05
a.interest_rate = 0.09
print(a.interest_rate, b.interest_rate, Account.interest_rate)
# 0.09 0.05 0.05
最后一行让人们感到惊讶。通过a分配并没有改变共享值。它在 a 上创建了一个新的实例属性,隐藏了类 1。 Python 首先查看对象,然后查看类。
特殊(dunder)方法
带有双下划线的方法使您的对象可以使用 Python 的内置功能。如果没有它们,打印帐户将显示无用的内存地址。添加两个使其成为可读的形式:
def __str__(self):
return f"{self.owner}: {self.balance}"
def __repr__(self):
return f"Account({self.owner!r}, {self.balance})"
print(a) # Asha: 150
print([a, b]) # [Account('Asha', 150), Account('Ben', 0)]
| 方法 | 触发于 |
|---|---|
__init__ |
创建一个对象 |
__str__ |
print(obj), str(obj) |
__repr__ |
调试,或在列表中显示 |
__eq__ |
a==b |
__len__ |
len(obj) |
__add__ |
a+b |
继承
继承允许新类重用现有类并仅更改不同的部分。这里,Savings 是带有额外设置的 Account:
class Savings(Account):
def __init__(self, owner, balance=0, limit=3):
super().__init__(owner, balance)
self.limit = limit
def __str__(self):
return f"{super().__str__()} (savings)"
s = Savings("Chitra", 500)
s.deposit(100)
print(s, isinstance(s, Account), s.limit)
# Chitra: 600 (savings) True 3
super()调用父版本,因此不重复设置逻辑。 deposit 按原样继承,__str__ 被覆盖以添加标签。仅将继承用于真正的“is a”关系。如果一个类仅需要某些东西,例如汽车需要引擎,则将该对象作为属性提供给它。这称为组合,它通常比深度继承链更灵活。
多态性
多态性意味着不同的对象可以以自己的方式响应相同的方法调用。调用代码不需要知道确切的类型:
class Square:
def __init__(self, side):
self.side = side
def area(self):
return self.side ** 2
class Circle:
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
def area(self):
return round(3.14159 * self.radius ** 2, 2)
for shape in [Square(3), Circle(2)]:
print(type(shape).__name__, shape.area())
# Square 9
# Circle 12.57
这两个类甚至不共享父类。 Python 只关心对象是否有一个 area 方法,这种方法称为 ducktyping。稍后添加 Triangle 不需要更改循环。
封装和特性
Python 没有真正的私有属性,而是依赖于约定。单个下划线,如 _price 中所示,告诉其他开发人员“这是内部的,请不要触摸”。要在设置值时检查值,请使用 property,它从外部看起来像一个普通属性:
class Product:
def __init__(self, price):
self.price = price
@property
def price(self):
return self._price
@price.setter
def price(self, value):
if value < 0:
raise ValueError("price cannot be negative")
self._price = value
p = Product(100)
p.price = 150
print(p.price) # 150
p.price = -5 # ValueError: price cannot be negative
这意味着您可以从普通属性开始,然后添加验证,而无需更改使用该类的任何代码。因此,不要像在 Java 中那样出于习惯而编写 get_price() 和 set_price() 方法。这里的@语法是一个装饰器,我们在Python装饰器解释中对此进行了解释。
类方法和静态方法
class Temperature:
def __init__(self, celsius):
self.celsius = celsius
@classmethod
def from_fahrenheit(cls, f):
return cls(round((f - 32) * 5 / 9, 1))
@staticmethod
def is_freezing(celsius):
return celsius <= 0
Temperature.from_fahrenheit(212).celsius # 100.0
Temperature.is_freezing(-3) # True
| 类型 | 第一个论点 | 用它来 |
|---|---|---|
| 实例方法 | 自我 |
使用一个对象的数据 |
@classmethod |
CLS |
替代构造函数 |
@staticmethod |
无 | 与班级相关的帮手 |
数据类
当一个类主要保存数据时,手写__init__、__repr__和__eq__是很乏味的。 @dataclass 从类型注释生成它们:
from dataclasses import dataclass, field
@dataclass
class Item:
name: str
price: int
tags: list = field(default_factory=list)
print(Item("Pen", 10))
print(Item("Pen", 10) == Item("Pen", 10))
# Item(name='Pen', price=10, tags=[])
# True
提示:并不是所有东西都需要类。如果它没有状态并且只有一种行为,那么普通函数会更简单。对于简单的查找,字典可能就足够了。当数据和保护数据的规则明显属于同一类时,就可以选择一个类别。
常见错误
使用可变类属性
这是一个经典的错误。该列表是在类上定义的,因此所有购物车都共享它:
class Cart:
items = [] # shared by every cart!
def add(self, item):
self.items.append(item)
c1, c2 = Cart(), Cart()
c1.add("pen")
print(c2.items)
# ['pen']
在 __init__ 和 self.items = [] 中创建它,以便每个对象都有自己的列表。
其他常见错误
- 忘记
self。在方法内部编写self.balance,而不是balance。 - 忘记
super().__init__()。 子级会错过父级设置的属性。 - 构建庞大的类。 一个包揽一切的类很难测试。按责任划分。
- 深度继承。 两个级别通常就足够了,并且组合通常更清晰。
- 不编写测试。带有规则的类很容易测试,正如我们的pytest教程所示,使用小推车。
最后的话
面向对象的 Python 归根结底是将数据与保护数据的行为进行分组。从 __init__、方法和 __str__ 开始,然后在遇到它们解决的问题时添加继承和属性。下一步,采用一个脚本,在各处传递相同的几个变量,并将它们变成一个小类。
常见问题
类和对象有什么区别?
类是定义或蓝图。对象是由它创建的特定实例,具有自己的数据。一个类可以创建多个对象。
Python 中的 __init__ 是做什么的?
它是初始化程序,在创建对象时自动运行。它通常根据您传递的参数设置对象的起始属性。
Python 中的 self 是什么?
self 指的是调用方法的对象。 Python 自动传递它,并让该方法读取并更改该对象的属性。
OOP 的四大支柱是什么?
它们是封装、抽象、继承和多态。它们共同帮助您将数据与行为捆绑在一起、隐藏细节并重用代码。
什么时候应该使用类而不是函数?
当数据和行为属于多个操作时,请使用类。对于无状态操作,普通函数更简单且更易于测试。
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