Python 學習筆記之類與實例

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一 定義

類 (class) 封裝一組相關數據，使之成為一個整體，並使用一種方法持續展示和維護。這有點像把零件組裝成整車提供給用戶，無須了解汽車的內部結構和工作原理，只要知道方向盤，剎車和油門這些外部介面就可以正常行駛。類存在兩種關係1、繼承（inheritance，is-a）自某個族類繼承可以用來表達本車屬於某廠的哪個車族系列，除了繼承原車系的技術和優勢，還可基於某些環境進行改進。2、組合（composition，has-a）了哪些部件組合可用來表述該車使用了哪些零部件，比如最新的發動機。類與模塊的不同之處1、類可生成多個實例。2、類可被繼承和擴展。3、類實例的生命周期可控。4、類支持運算符，可按需重載。這些特性模塊沒有或者不需要，同時，模塊粒度大，模塊可用來提供遊戲場景級別的解決方案，而類則是該場景下的特定家族和演員。1.2、創建定義類，以此為個體為例。關鍵字 class 同樣是運行期指令，用於完成類型對象的創建。

可在函數內定義，以限制其作用範圍。類型與實例如果類在模塊中定義，那麼其生命周期與模塊等同，如果被放在函數內，那麼每次都是新建。即便名字和內容相同，也屬於不同類型。

函數內定義的類型對象，在所有實例死亡後，會被垃圾回收。類型對象除了用來創建實例，也為所有實例定義了基本操作介面，其負責管理整個家族的可共享數據和行為目標。實例只保存私有特徵，其以內部引用從所屬類型或其它所屬祖先類查找所需的方法，用來驅動展現個體面貌。

名字空間

類型有自己的名字空間，存儲當前類型定義的欄位和方法。這其中並不包括所繼承的祖先成員，其同樣以引用關聯祖先類型，無須複製到本地。

實例 instance o 會保存所有繼承層次的實例欄位，因為這些都屬於其私有數據。

當通過實例或類訪問某個成員時，會從當前對象開始（instance o 開始查找），依次由近到遠向祖先類查找（即 o --> class B --> class A 進行成員查找）。如此做的好處就是祖先類的新增功能可以直接 【廣播】給所有後代。在繼承層次的不同名字空間中允許有同名成員，並按順序優先命中。

二 欄位

依照所處空間不同，我們將欄位分為類型欄位和實例欄位。官方將成員統稱為 Attribute，我們可按例將數據當做欄位。2.1、類型欄位【類型欄位】在 class 語句塊內直接定義，而實例欄位必須通過實例引用（self）賦值定義。僅從執行方式來看，無論實例方法存在於哪級類型，其隱式參數 self 總指向當前調用實例。

實例參數 self 只是約定成俗的名字，這類似於其它語言中的 this，換成 this 同樣有效。2.2、欄位賦值可使用賦值語句為類型或實例添加的新欄位。

可一旦實例重新賦值，就將會在其名字空間建立同名欄位，並會遮蔽原欄位。

2.3、私有欄位將私有欄位暴露給用戶是很危險的。因為無論是修改還是刪除都無法截獲，由此可能引發意外錯誤。因為語言沒有嚴格意義上的訪問許可權設置，所以只好將它們隱藏起來。如果成員名字以雙下劃線開頭，但沒有以雙下劃線結尾，那麼編譯器會自動對其重命名。

同時雙下劃線開頭課結尾的，通常是系統方法，比如 __ init __ ，__ hash __ ，__ main __等。所謂重命名，就是編譯器附加了類型名稱前綴。雖然這種做法不能真正阻止用戶訪問，但基於名字的約定也算一種提示。這種方式讓繼承類也無法訪問。重命名機制總是針對當前類型，繼承類型無法訪問重命名後的基類成員。可將雙下劃線前綴改為單下劃線，這樣雖然不能自動重命名，不過提示作用依舊。

三 屬性

對私有欄位會進行重命名保護，那公開欄位如何處理呢？

問題是核心在於訪問攔截，必須由內部邏輯決定如何返回結果。而屬性（property）機制就是將讀、寫和刪除操作映射到指定的方法調用上，從而實現操作控制。

這種 @ 語法被稱作裝飾器（decorator）。多個方法名必須相同，默認從讀方法尅是定義屬性，隨後以屬性名定義寫和刪除。如果實現只讀，或禁止刪除，則只需去掉對應的方法即可。

四、方法

方法是一種特殊函數，其與特定對象綁定，用來獲取或修改對象狀態。實際上，無論是對象構造，初始化，析構還是運算符，都以方法實現。根據綁定目標和調用方法的不同，方法可分為實例方法，類型方法，以及靜態方法。名字以上下劃線開始和結束的方法，通常有特殊用途，其由解釋器和內部機制調用。實例方法實例方法與實例對象綁定，在其參數列表中，將綁定對象作為第一參數，以便在方法中讀取或修改數據狀態。在以實例引用調用方法時，無須顯式傳入第一實參，而由解釋器自動完成。官方建議參數名用self，同樣以 cls 作為類型方法的第一參數名。

類型方法類型方法用來維護類型狀態，面向族群提供服務介面。除綁定的第一參數名稱不同外，還需添加專門的裝飾器，以便解釋器將其實例方法區分開來。

靜態方法靜態方法，則更像是普通函數。其既不接收實例引用，也不參與類型處理，所以就沒有自動傳入第一參數。使用靜態方法，更多原因是將類型作為一個作用域，或者當前類型添加便捷介面。

特殊方法下面又解釋器自動調用，與對象生命周期相關的方法。

__ new __：構造方法，創建對象實例

__ init __：初始化方法，設置實例的相關屬性

__ del __：析構方法，實例被回收時調用

如果 __ new __ 返回實例與 cls 類型不符，將導致 __ init __ 無法執行。

五 總結

學習到此，我總算把類的創建，屬性和方法等弄清楚了，我最想強調一點，希望讀者把 實例 self 參數弄明白，後續編碼過程中使用較多。還要清楚實例方法和靜態方法的區別。下一節將詳細介紹類的繼承及重載。

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END

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