類和對(duì)象是面向?qū)ο缶幊痰膬蓚€(gè)主要方面。類創(chuàng)建一個(gè)新類型，而對(duì)象這個(gè)類的 實(shí)例 。這類似于你有一個(gè) int 類型的變量，這存儲(chǔ)整數(shù)的變量是 int 類的實(shí)例（對(duì)象）。

給 C/C++/Java/C#程序員的注釋
注意，即便是整數(shù)也被作為對(duì)象（屬于 int 類）。這和 C++、Java（1.5 版之前）把整數(shù)純粹作為類型是不同的。通過(guò) help(int)了解更多這個(gè)類的詳情。 C#和 Java 1.5 程序員會(huì)熟悉這個(gè)概念，因?yàn)樗愃婆c 封裝與解封裝 的概念。

對(duì)象可以使用普通的 屬于 對(duì)象的變量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。屬于一個(gè)對(duì)象或類的變量被稱為域。對(duì)象也可以使用屬于 類的函數(shù)來(lái)具有功能。這樣的函數(shù)被稱為類的方法。這些術(shù)語(yǔ)幫助我們把它們與孤立的函數(shù)和變量區(qū)分開(kāi)來(lái)。域和方法可以合稱為類的屬性。

域有兩種類型——屬于每個(gè)實(shí)例/類的對(duì)象或?qū)儆陬惐旧?。它們分別被稱為實(shí)例變量和類變量。

類使用 class 關(guān)鍵字創(chuàng)建。類的域和方法被列在一個(gè)縮進(jìn)塊中。

self

類的方法與普通的函數(shù)只有一個(gè)特別的區(qū)別——它們必須有一個(gè)額外的第一個(gè)參數(shù)名稱，但是在調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候你不為這個(gè)參數(shù)賦值，Python 會(huì)提供這個(gè)值。這個(gè)特別的變量指對(duì)象本身，按照慣例它的名稱是 self。

雖然你可以給這個(gè)參數(shù)任何名稱，但是 強(qiáng)烈建議 你使用 self 這個(gè)名稱——其他名稱都是不贊成你使用的。使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的名稱有很多優(yōu)點(diǎn)——你的程序讀者可以迅速識(shí)別它，如果使用 self 的話，還有些 IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）也可以幫助你。

給 C++/Java/C#程序員的注釋
Python 中的 self 等價(jià)于 C++中的 self 指針和 Java、C#中的 this 參考。

你一定很奇怪 Python 如何給 self 賦值以及為何你不需要給它賦值。舉一個(gè)例子會(huì)使此變得清晰。假如你有一個(gè)類稱為 MyClass 和這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例 MyObject。當(dāng)你調(diào)用這個(gè)對(duì)象的方法 MyObject.method(arg1, arg2)的時(shí)候，這會(huì)由 Python 自動(dòng)轉(zhuǎn)為 MyClass.method(MyObject, arg1, arg2)——這就是 self 的原理了。

這也意味著如果你有一個(gè)不需要參數(shù)的方法，你還是得給這個(gè)方法定義一個(gè) self 參數(shù)。

類

一個(gè)盡可能簡(jiǎn)單的類如下面這個(gè)例子所示。

創(chuàng)建一個(gè)類

例 11.1 創(chuàng)建一個(gè)類

    #!/usr/bin/python
    # Filename: simplestclass.py

    class Person:
        pass # An empty block

    p = Person()
    print p

（源文件：code/simplestclass.py）

輸出

    $ python simplestclass.py
    <__main__.Person instance at 0xf6fcb18c>

它如何工作

我們使用 class 語(yǔ)句后跟類名，創(chuàng)建了一個(gè)新的類。這后面跟著一個(gè)縮進(jìn)的語(yǔ)句塊形成類體。在這個(gè)例子中，我們使用了一個(gè)空白塊，它由 pass 語(yǔ)句表示。

接下來(lái)，我們使用類名后跟一對(duì)圓括號(hào)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象/實(shí)例。（我們將在下面的章節(jié)中學(xué)習(xí)更多的如何創(chuàng)建實(shí)例的方法）。為了驗(yàn)證，我們簡(jiǎn)單地打印了這個(gè)變量的類型。它告訴我們我們已經(jīng)在main模塊中有了一個(gè) Person 類的實(shí)例。

可以注意到存儲(chǔ)對(duì)象的計(jì)算機(jī)內(nèi)存地址也打印了出來(lái)。這個(gè)地址在你的計(jì)算機(jī)上會(huì)是另外一個(gè)值，因?yàn)?Python 可以在任何空位存儲(chǔ)對(duì)象。

對(duì)象的方法

我們已經(jīng)討論了類/對(duì)象可以擁有像函數(shù)一樣的方法，這些方法與函數(shù)的區(qū)別只是一個(gè)額外的 self 變量?，F(xiàn)在我們來(lái)學(xué)習(xí)一個(gè)例子。

使用對(duì)象的方法

例 11.2 使用對(duì)象的方法

    #!/usr/bin/python
    # Filename: method.py

    class Person:
        def sayHi(self):
            print 'Hello, how are you?'

    p = Person()
    p.sayHi()

    # This short example can also be written as Person().sayHi()

（源文件：code/method.py）

輸出

    $ python method.py
    Hello, how are you?

它如何工作

這里我們看到了 self 的用法。注意 sayHi 方法沒(méi)有任何參數(shù)，但仍然在函數(shù)定義時(shí)有 self。

init 方法

在 Python 的類中有很多方法的名字有特殊的重要意義?，F(xiàn)在我們將學(xué)習(xí) init 方法的意義。

init 方法在類的一個(gè)對(duì)象被建立時(shí)，馬上運(yùn)行。這個(gè)方法可以用來(lái)對(duì)你的對(duì)象做一些你希望的 初始化 。注意，這個(gè)名稱的開(kāi)始和結(jié)尾都是雙下劃線。

使用 init 方法

例 11.3 使用 init 方法

    #!/usr/bin/python
    # Filename: class_init.py

    class Person:
        def __init__(self, name):
            self.name = name
        def sayHi(self):
            print 'Hello, my name is', self.name

    p = Person('Swaroop')
    p.sayHi()

    # This short example can also be written as Person('Swaroop').sayHi()

（源文件：code/class_init.py）

輸出

    $ python class_init.py
    Hello, my name is Swaroop

它如何工作

這里，我們把 init 方法定義為取一個(gè)參數(shù) name（以及普通的參數(shù) self）。在這個(gè) init 里，我們只是創(chuàng)建一個(gè)新的域，也稱為 name。注意它們是兩個(gè)不同的變量，盡管它們有相同的名字。點(diǎn)號(hào)使我們能夠區(qū)分它們。

最重要的是，我們沒(méi)有專門調(diào)用 init 方法，只是在創(chuàng)建一個(gè)類的新實(shí)例的時(shí)候，把參數(shù)包括在圓括號(hào)內(nèi)跟在類名后面，從而傳遞給 init 方法。這是這種方法的重要之處。

現(xiàn)在，我們能夠在我們的方法中使用 self.name 域。這在 sayHi 方法中得到了驗(yàn)證。

給 C++/Java/C#程序員的注釋
init 方法類似于 C++、C#和 Java 中的 constructor 。

類與對(duì)象的變量

我們已經(jīng)討論了類與對(duì)象的功能部分，現(xiàn)在我們來(lái)看一下它的數(shù)據(jù)部分。事實(shí)上，它們只是與類和對(duì)象的名稱空間 綁定 的普通變量，即這些名稱只在這些類與對(duì)象的前提下有效。

有兩種類型的 域 ——類的變量和對(duì)象的變量，它們根據(jù)是類還是對(duì)象 擁有 這個(gè)變量而區(qū)分。

類的變量 由一個(gè)類的所有對(duì)象（實(shí)例）共享使用。只有一個(gè)類變量的拷貝，所以當(dāng)某個(gè)對(duì)象對(duì)類的變量做了改動(dòng)的時(shí)候，這個(gè)改動(dòng)會(huì)反映到所有其他的實(shí)例上。

對(duì)象的變量 由類的每個(gè)對(duì)象/實(shí)例擁有。因此每個(gè)對(duì)象有自己對(duì)這個(gè)域的一份拷貝，即它們不是共享的，在同一個(gè)類的不同實(shí)例中，雖然對(duì)象的變量有相同的名稱，但是是互不相關(guān)的。通過(guò)一個(gè)例子會(huì)使這個(gè)易于理解。

使用類與對(duì)象的變量

例 11.4 使用類與對(duì)象的變量

    #!/usr/bin/python
    # Filename: objvar.py

    class Person:
         '''Represents a person.'''
        population = 0

        def __init__(self, name):
            '''Initializes the person's data.'''
            self.name = name
            print '(Initializing %s)' % self.name

            # When this person is created, he/she
            # adds to the population
            Person.population += 1

        def __del__(self):
            '''I am dying.'''
             print '%s says bye.' % self.name

            Person.population -= 1

            if Person.population == 0:
                print 'I am the last one.'
            else:
                print 'There are still %d people left.' % Person.population

        def sayHi(self):
            '''Greeting by the person.

            Really, that's all it does.'''
            print 'Hi, my name is %s.' % self.name

        def howMany(self):
            '''Prints the current population.'''
             if Person.population == 1:
                 print 'I am the only person here.'
            else:
                print 'We have %d persons here.' % Person.population

    swaroop = Person('Swaroop')
    swaroop.sayHi()
    swaroop.howMany()

    kalam = Person('Abdul Kalam')
    kalam.sayHi()
    kalam.howMany()

    swaroop.sayHi()
    swaroop.howMany()

（源文件：code/objvar.py）

輸出

    $ python objvar.py
    (Initializing Swaroop)
    Hi, my name is Swaroop.
    I am the only person here.
    (Initializing Abdul Kalam)
    Hi, my name is Abdul Kalam.
    We have 2 persons here.
    Hi, my name is Swaroop.
    We have 2 persons here.
    Abdul Kalam says bye.
    There are still 1 people left.
    Swaroop says bye.
    I am the last one.

它如何工作

這是一個(gè)很長(zhǎng)的例子，但是它有助于說(shuō)明類與對(duì)象的變量的本質(zhì)。這里，population 屬于 Person 類，因此是一個(gè)類的變量。name 變量屬于對(duì)象（它使用 self 賦值）因此是對(duì)象的變量。

觀察可以發(fā)現(xiàn) init 方法用一個(gè)名字來(lái)初始化 Person 實(shí)例。在這個(gè)方法中，我們讓 population 增加 1，這是因?yàn)槲覀冊(cè)黾恿艘粋€(gè)人。同樣可以發(fā)現(xiàn)，self.name 的值根據(jù)每個(gè)對(duì)象指定，這表明了它作為對(duì)象的變量的本質(zhì)。

記住，你只能使用 self 變量來(lái)參考同一個(gè)對(duì)象的變量和方法。這被稱為 屬性參考 。

在這個(gè)程序中，我們還看到 docstring 對(duì)于類和方法同樣有用。我們可以在運(yùn)行時(shí)使用 Person.doc 和 Person.sayHi.doc 來(lái)分別訪問(wèn)類與方法的文檔字符串。

就如同 init 方法一樣，還有一個(gè)特殊的方法del，它在對(duì)象消逝的時(shí)候被調(diào)用。對(duì)象消逝即對(duì)象不再被使用，它所占用的內(nèi)存將返回給系統(tǒng)作它用。在這個(gè)方法里面，我們只是簡(jiǎn)單地把 Person.population 減 1。

當(dāng)對(duì)象不再被使用時(shí)， del 方法運(yùn)行，但是很難保證這個(gè)方法究竟在 什么時(shí)候 運(yùn)行。如果你想要指明它的運(yùn)行，你就得使用 del 語(yǔ)句，就如同我們?cè)谝郧暗睦又惺褂玫哪菢印?/p>

給 C++/Java/C#程序員的注釋
Python 中所有的類成員（包括數(shù)據(jù)成員）都是 公共的 ，所有的方法都是 有效的 。 只有一個(gè)例外：如果你使用的數(shù)據(jù)成員名稱以 雙下劃線前綴 比如 privatevar，Python 的名稱管理體系會(huì)有效地把它作為私有變量。 這樣就有一個(gè)慣例，如果某個(gè)變量只想在類或?qū)ο笾惺褂?，就?yīng)該以單下劃線前綴。而其他的名稱都將作為公共的，可以被其他類/對(duì)象使用。記住這只是一個(gè)慣例，并不是 Python 所要求的（與雙下劃線前綴不同）。 同樣，注意 del__ 方法與 destructor 的概念類似。

繼承

面向?qū)ο蟮木幊處?lái)的主要好處之一是代碼的重用，實(shí)現(xiàn)這種重用的方法之一是通過(guò) 繼承 機(jī)制。繼承完全可以理解成類之間的 類型和子類型 關(guān)系。

假設(shè)你想要寫(xiě)一個(gè)程序來(lái)記錄學(xué)校之中的教師和學(xué)生情況。他們有一些共同屬性，比如姓名、年齡和地址。他們也有專有的屬性，比如教師的薪水、課程和假期，學(xué)生的成績(jī)和學(xué)費(fèi)。

你可以為教師和學(xué)生建立兩個(gè)獨(dú)立的類來(lái)處理它們，但是這樣做的話，如果要增加一個(gè)新的共有屬性，就意味著要在這兩個(gè)獨(dú)立的類中都增加這個(gè)屬性。這很快就會(huì)顯得不實(shí)用。

一個(gè)比較好的方法是創(chuàng)建一個(gè)共同的類稱為 SchoolMember 然后讓教師和學(xué)生的類 繼承 這個(gè)共同的類。即它們都是這個(gè)類型（類）的子類型，然后我們?cè)贋檫@些子類型添加專有的屬性。

使用這種方法有很多優(yōu)點(diǎn)。如果我們?cè)黾?改變了 SchoolMember 中的任何功能，它會(huì)自動(dòng)地反映到子類型之中。例如，你要為教師和學(xué)生都增加一個(gè)新的身份證域，那么你只需簡(jiǎn)單地把它加到 SchoolMember 類中。然而，在一個(gè)子類型之中做的改動(dòng)不會(huì)影響到別的子類型。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是你可以把教師和學(xué)生對(duì)象都作為 SchoolMember 對(duì)象來(lái)使用，這在某些場(chǎng)合特別有用，比如統(tǒng)計(jì)學(xué)校成員的人數(shù)。一個(gè)子類型在任何需要父類型的場(chǎng)合可以被替換成父類型，即對(duì)象可以被視作是父類的實(shí)例，這種現(xiàn)象被稱為多態(tài)現(xiàn)象。

另外，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在 重用 父類的代碼的時(shí)候，我們無(wú)需在不同的類中重復(fù)它。而如果我們使用獨(dú)立的類的話，我們就不得不這么做了。

在上述的場(chǎng)合中，SchoolMember 類被稱為 基本類 或 超類 。而 Teacher 和 Student 類被稱為 導(dǎo)出類 或 子類 。

現(xiàn)在，我們將學(xué)習(xí)一個(gè)例子程序。

使用繼承

例 11.5 使用繼承

    #!/usr/bin/python
    # Filename: inherit.py

    class SchoolMember:
        '''Represents any school member.'''
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
            print '(Initialized SchoolMember: %s)' % self.name

        def tell(self):
            '''Tell my details.'''
            print 'Name:"%s" Age:"%s"' % (self.name, self.age),

    class Teacher(SchoolMember):
        '''Represents a teacher.'''
        def __init__(self, name, age, salary):
            SchoolMember.__init__(self, name, age)
            self.salary = salary
            print '(Initialized Teacher: %s)' % self.name

        def tell(self):
            SchoolMember.tell(self)
            print 'Salary: "%d"' % self.salary

    class Student(SchoolMember):
        '''Represents a student.'''
        def __init__(self, name, age, marks):
            SchoolMember.__init__(self, name, age)
            self.marks = marks
            print '(Initialized Student: %s)' % self.name

        def tell(self):
            SchoolMember.tell(self)
            print 'Marks: "%d"' % self.marks

    t = Teacher('Mrs. Shrividya', 40, 30000)
    s = Student('Swaroop', 22, 75)

    print # prints a blank line

    members = [t, s]
    for member in members:
        member.tell() # works for both Teachers and Students

（源文件：code/inherit.py）

輸出

    $ python inherit.py
    (Initialized SchoolMember: Mrs. Shrividya)
    (Initialized Teacher: Mrs. Shrividya)
    (Initialized SchoolMember: Swaroop)
    (Initialized Student: Swaroop)

    Name:"Mrs. Shrividya" Age:"40" Salary: "30000"
    Name:"Swaroop" Age:"22" Marks: "75"

它如何工作

為了使用繼承，我們把基本類的名稱作為一個(gè)元組跟在定義類時(shí)的類名稱之后。然后，我們注意到基本類的 init 方法專門使用 self 變量調(diào)用，這樣我們就可以初始化對(duì)象的基本類部分。這一點(diǎn)十分重要——Python 不會(huì)自動(dòng)調(diào)用基本類的 constructor，你得親自專門調(diào)用它。

我們還觀察到我們?cè)诜椒ㄕ{(diào)用之前加上類名稱前綴，然后把 self 變量及其他參數(shù)傳遞給它。

注意，在我們使用 SchoolMember 類的 tell 方法的時(shí)候，我們把 Teacher 和 Student 的實(shí)例僅僅作為 SchoolMember 的實(shí)例。

另外，在這個(gè)例子中，我們調(diào)用了子類型的 tell 方法，而不是 SchoolMember 類的 tell 方法。可以這樣來(lái)理解，Python 總是首先查找對(duì)應(yīng)類型的方法，在這個(gè)例子中就是如此。如果它不能在導(dǎo)出類中找到對(duì)應(yīng)的方法，它才開(kāi)始到基本類中逐個(gè)查找?；绢愂窃陬惗x的時(shí)候，在元組之中指明的。

一個(gè)術(shù)語(yǔ)的注釋——如果在繼承元組中列了一個(gè)以上的類，那么它就被稱作 多重繼承 。

概括

我們已經(jīng)研究了類和對(duì)象的多個(gè)內(nèi)容以及與它們相關(guān)的多個(gè)術(shù)語(yǔ)。通過(guò)本章，你已經(jīng)了解了面向?qū)ο蟮木幊痰膬?yōu)點(diǎn)和缺陷。Python 是一個(gè)高度面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，理解這些概念會(huì)在將來(lái)有助于你進(jìn)一步深入學(xué)習(xí) Python。

接下來(lái)，我們將學(xué)習(xí)如何處理輸入/輸出已經(jīng)如何用 Python 訪問(wèn)文件。