开源图书《Python完全自学教程》8.1面向对象

第8章 类基础

有的资料将这一章内容命名为“面向对象”，虽然没有错误，但这并不很 Pythonic ，因为 Python 中的函数是第一类对象，在前一章中已经开始“面向对象”了。其实不仅仅是第7章，本书从一开始，就在“面向对象”。那么，本章的类与对象有什么关系？为什么很多自学者会在学到本章的时候遇到困难？如何跨过这个难关？请读者满怀信心地认真学习本章和第9章，严格地执行各项学习建议。“漫卷诗书喜欲狂”的成功愉悦就在不远的将来。

8.1 面向对象

在第2章2.4节曾初步了解过“对象”的概念，并且通过前面各章节的学习，读者已经对 Python 中的对象，比如内置对象和作为第一类对象的函数有了初步基本认识。从现在开始，将要在原有基础上，更深入地理解对象。

8.1.1 对象和面向对象

“对象”虽然是计算机科学中的专业术语，但不同的资料对其表述略有不同，例如《维基百科》中关于“对象”的词条内容是“对象（Object），台湾译作物件，是面向对象（Object Oriented）中的术语，既表示客观世界问题空间中的某个具体的事物，又表示软件系统解空间中的基本元素。”

计算机科学家 Grandy Booch（被业界尊为“面向对象”领域中的大师）所定义的“对象”包括以下要点：

• 对象：一个对象有自己的状态、行为和唯一的标识；所有相同类型的对象所具有的结构和行为在它们共同的类中被定义。
• 状态（State）：包括这个对象已有的属性（通常是类里面已经定义好的），再加上对象具有的当前属性值（这些属性往往是动态的）。
• 行为（Behavior）：是指一个对象如何影响外界及被外界影响，表现为对象自身状态的改变和信息的传递。
• 标识（Identity）：是指一个对象所具有的区别于所有其他对象的属性。

将上述要点可以概括为：对象应该具有属性（即“状态”）、方法（即“行为”）和标识。Python 中对象的标识即在创建对象的时候自动在内存空间提供存储地址，所以，平时编写程序主要关注的是属性和方法。在第2章2.4节曾通俗地说明了 Python 语言对象的属性和方法的含义：

• 属性——描述对象“是什么”。
• 方法——描述对象“能干什么”。

再来看“面向对象”是什么意思，这是现在编程的主流思潮。还是引用《维基百科》中词条内容：

面向对象程序设计（Object-oriented Programming，OOP）是一种程序设计范式，同时也是一种程序开发的方法。对象指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩展性。

在此，对“面向对象”的理解姑且局限于这个表述。既然它是一种编程方法，就必须在编程实践中才能理解其真谛——实践出真知。所以，在后续的内容中，我们所学习和练习的，都是以“面向对象”为基本思想和方法——其实前面的学习和练习也如此，只是没有特别强调罢了。

8.1.2 类

编程语言中所说的“类”，其英文是“class”，“类”是中文翻译名称。对于初学者而言，听到这个名词会感觉怪怪的，因为不是很符合现代汉语的习惯。在汉语中，常说“鸟类”、“人类”等词语。当然，作为专门术语，不是不行，只是不太习惯罢了。诚然，在计算机科学中，类似的翻译还有不少，造成这种现象的原因很多，建议读者以“英汉结合”的方式来理解。

在目前流行的高级编程语言中，类是必须的。借用《维基百科》的定义：“在面向对象程序设计中，类（class）是一种面向对象计算机编程语言的构造，是创建对象的蓝图，描述了所创建的对象共同的属性和方法。”

据此定义，重点理解：

• “蓝图”，一种比喻说法，意思是根据“类”可以得到对象。这就好比一个汽车制造工厂，有了一个生产汽车的设计（包含图纸和生产线），根据这个设计就可以生产出很多汽车。“设计”（或“蓝图”）就相当于“类”，而“汽车”就相当于根据“类”而创建的“对象”——也称之为“实例”，这个过程叫做“实例化”或者“创建实例”（如图8-1-1所示）。
• 在“类”中，要定义“属性”和“方法”。

图8-1-1 类与蓝图的对比

“工厂中汽车的设计”绝对不是白纸一张，其中规定很多关于未来要造出来的“汽车对象”的“属性”和“方法”，比如车的颜色、车的性能等。如果抽象来看“类”，也是如此，要在类中规定好将来“造出来”的“实例们”所共有的属性和方法。

例如，把江湖上的一等一的大侠高手们的特点总结一下，发现他们有很多共同之处（以下皆为杜撰，若有雷同，纯属巧合，请勿对号入座）：

• 都会“九阴真经”；
• 都吃过毒蛤蟆或者被毒蛇咬过，因此“百毒不侵”；
• 都不是单身；
• 都是男的；
• 都不使用阴招。

假设达到这个标准——“蓝图”——就是大侠，那么在写小说的时候，给某个人物赋予上述各项内容——创建实例，就塑造出来了一位大侠。

为了让生产“大侠”的过程更“数学”化，需要在表述上精准，所以把上述大侠的各项特征写到“类”里面——设计“蓝图”。用类似 Python语言的代码可以这样写：

class 大侠：
    性别 = 男
    是否单身 = 否
    中毒 = 百毒不侵
    是否阴狠 = 否
    九阴真经()

在这个名为“大侠”的类中，有属性——描述大侠的特征，即“是什么”，如：性别 = 男 。“性别”是属性，“男”是此属性的值。还有“方法”——描述大侠会什么功夫，即“做什么”，用形如“九阴真功()”的方式表示，类似前面学习过的函数，表示它可以被调用——功夫当然是要用来执行的。

接下来就可以用所定义的类“生产”大侠——不是文学作品中塑造大侠，而是用编程语言创建大侠“实例”。

laoqi = 大侠()

我们所使用的符号体系与上一章中函数雷同，大侠 也是名称——类的名称——后面紧跟一对圆括号 () ，表示要执行这个名称所引用的对象，即“执行类”，可以形象地理解为让“工厂的生产线按照蓝图运行起来”，结果就应该是生产出产品了。于是由 大侠() 可得到“一个具体的大侠”——实例，并将该实例对象用变量 laoqi 引用，也可以简单说成实例 laoqi 。

如此，在程序中创建了一个符合“大侠类”中设计规范的“真实的大侠”实例——laoqi 。那么这个大侠的属性怎么访问？先想想以前学过的内置对象属性怎么访问？基本格式是“对象.属性”（注意中间的英文状态的符号），然后得到它的值。对实例 laoqi 也是如此，例如：

>>> laoqi.中毒    # (1)
百毒不侵

注释（1）表示请求属性“中毒”的值，所返回的“百毒不侵”即是类中规定的此属性的值。任何用这个类所创建的大侠，其“中毒”的属性默认值都是“百毒不侵”。

还可以使用大侠具有的武功：

>>> laoqi.九阴真经()

上述只是“伪装成”代码来演示。真正在 Python 中定义类，自有其严格规定。