Python 类（创建和使用类）

面向对象编程 是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中，你编写表示现实世界中的事物和情景的类，并基于这些类来创建对象。编写类时，你定义一大类对
象都有的通用行为。基于类创建对象 时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景，其逼真
程度达到了令你惊讶的地步。
根据类来创建对象被称为实例化 ，这让你能够使用类的实例。在本章中，你将编写一些类并创建其实例。你将指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行
哪些操作。你还将编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码。你将把自己编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编
写的类。

创建和使用类

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog ——它表示的不是特定的小狗，而是任何小狗。对于大多数宠物狗，我们都知道些什么呢？它们都有名字
和年龄；我们还知道，大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息（名字和年龄）和两种行为（蹲下和打滚），我们的Dog 类将包含它们。这个类让
Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后，我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。

创建Dog 类

根据Dog 类创建的每个实例都将存储名字和年龄。我们赋予了每条小狗蹲下（sit() ）和打滚（roll_over() ）的能力：

❶ class Dog():
❷     """一次模拟小狗的简单尝试"""
❸     def __init__(self, name, age):
      """初始化属性name和age"""
❹       self.name = name
        self.age = age
❺     def sit(self):
      """模拟小狗被命令时蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")
      def roll_over(self):
      """模拟小狗被命令时打滚"""
          print(self.name.title() + " rolled over!")

这里需要注意的地方很多，但你也不用担心，本章充斥着这样的结构，你有大把的机会熟悉它。在❶处，我们定义了一个名为Dog 的类。根据约定，在Python中，首字母大写的
名称指的是类。这个类定义中的括号是空的，因为我们要从空白创建这个类。在❷处，我们编写了一个文档字符串，对这个类的功能作了描述。

方法__init__()

类中的函数称为方法 ；你前面学到的有关函数的一切都适用于方法，就目前而言，唯一重要的差别是调用方法的方式。❸处的方法__init__() 是一个特殊的方法，每当你根
据Dog 类创建新实例时，Python都会自动运行它。在这个方法的名称中，开头和末尾各有两个下划线，这是一种约定，旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。

我们将方法__init__() 定义成了包含三个形参：self 、name 和age 。在这个方法的定义中，形参self 必不可少，还必须位于其他形参的前面。为何必须在方法定义中包
含形参self 呢？因为Python调用这个__init__() 方法来创建Dog 实例时，将自动传入实参self 。每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self ，它是一个指向实例本身
的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。我们创建Dog 实例时，Python将调用Dog 类的方法__init__() 。我们将通过实参向Dog() 传递名字和年龄；self 会自动传递，因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog 类创建实例时，都只需给最后两个形参（name 和age ）提供值。

❹处定义的两个变量都有前缀self 。以self 为前缀的变量都可供类中的所有方法使用，我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name 获取存储在形
参name 中的值，并将其存储到变量name 中，然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age 的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为属性 。

Dog 类还定义了另外两个方法：sit() 和roll_over() （见❺）。由于这些方法不需要额外的信息，如名字或年龄，因此它们只有一个形参self 。我们后面将创建的实例能
够访问这些方法，换句话说，它们都会蹲下和打滚。当前，sit() 和roll_over() 所做的有限，它们只是打印一条消息，指出小狗正蹲下或打滚。但可以扩展这些方法以模拟
实际情况：如果这个类包含在一个计算机游戏中，这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚动画效果的代码。如果这个类是用于控制机器狗的，这些方法将引导机器狗做出蹲下和打
滚的动作。

在Python 2.7中创建类

在Python 2.7中创建类时，需要做细微的修改——在括号内包含单词object ：

class ClassName(object):
--snip--

这让Python 2.7类的行为更像Python 3类，从而简化了你的工作。
在Python 2.7中定义Dog 类时，代码类似于下面这样：

class Dog(object):
--snip--

根据类创建实例

可将类视为有关如何创建实例的说明。Dog 类是一系列说明，让Python知道如何创建表示特定小狗的实例。
下面来创建一个表示特定小狗的实例：

class Dog():
    --snip--
❶ my_dog = Dog('willie', 6)
❷ print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
❸ print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")

这里使用的是前一个示例中编写的Dog 类。在❶处，我们让Python创建一条名字为’willie’ 、年龄为6 的小狗。遇到这行代码时，Python使用实参’willie’ 和6 调用Dog 类
中的方法__init__() 。方法__init__() 创建一个表示特定小狗的示例，并使用我们提供的值来设置属性name 和age 。方法__init__() 并未显式地包含return 语句，
但Python自动返回一个表示这条小狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog 中。在这里，命名约定很有用：我们通常可以认为首字母大写的名称（如Dog ）指的是类，而
小写的名称（如my_dog ）指的是根据类创建的实例。

访问属性

要访问实例的属性，可使用句点表示法。在❷处，我们编写了如下代码来访问my_dog 的属性name 的值：

my_dog.name

句点表示法在Python中很常用，这种语法演示了Python如何获悉属性的值。在这里，Python先找到实例my_dog ，再查找与这个实例相关联的属性name 。在Dog 类中引用这个属
性时，使用的是self.name 。在❸处，我们使用同样的方法来获取属性age 的值。在前面的第1条print 语句中，my_dog.name.title() 将my_dog 的属性name 的
值’willie’ 改为首字母大写的；在第2条print 语句中，str(my_dog.age) 将my_dog 的属性age 的值6 转换为字符串。
输出是有关my_dog 的摘要：

My dog's name is Willie.
My dog is 6 years old.

调用方法

根据Dog 类创建实例后，就可以使用句点表示法来调用Dog 类中定义的任何方法。下面来让小狗蹲下和打滚：

class Dog():
    --snip--
my_dog = Dog('willie', 6)
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()

要调用方法，可指定实例的名称（这里是my_dog ）和要调用的方法，并用句点分隔它们。遇到代码my_dog.sit() 时，Python在类Dog 中查找方法sit() 并运行其代码。
Python以同样的方式解读代码my_dog.roll_over() 。
Willie按我们的命令做了：

Willie is now sitting.
Willie rolled over!

这种语法很有用。如果给属性和方法指定了合适的描述性名称，如name 、age 、sit() 和roll_over() ，即便是从未见过的代码块，我们也能够轻松地推断出它是做什么的。

创建多个实例

可按需求根据类创建任意数量的实例。下面再创建一个名为your_dog 的实例：

class Dog():
  --snip--
my_dog = Dog('willie', 6)
your_dog = Dog('lucy', 3)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
my_dog.sit()
print("\nYour dog's name is " + your_dog.name.title() + ".")
print("Your dog is " + str(your_dog.age) + " years old.")
your_dog.sit()

在这个实例中，我们创建了两条小狗，它们分别名为Willie和Lucy。每条小狗都是一个独立的实例，有自己的一组属性，能够执行相同的操作：

My dog's name is Willie.
My dog is 6 years old.
Willie is now sitting.
Your dog's name is Lucy.
Your dog is 3 years old.
Lucy is now sitting.

就算我们给第二条小狗指定同样的名字和年龄，Python依然会根据Dog 类创建另一个实例。你可按需求根据一个类创建任意数量的实例，条件是将每个实例都存储在不同的变量
中，或占用列表或字典的不同位置。