类中的方法和属性到底怎么定义和使用？

小象实战讲义 · Python 编程从入门到实践

在上一节我们初步了解了面向对象编程的概念。本节将深入类的内部，学习如何为类定义方法（行为）和属性（状态）。你将学会如何创建具有特定属性和行为的对象，并理解对象初始化、实例属性与类属性的区别。

💡 核心导读

• 类的基本定义：使用 class 关键字定义类，类名采用大驼峰命名法。
• 方法的定义与 self 参数：类中的方法第一个参数必须是 self，它指向当前对象实例。
• 构造方法 __init__：在对象创建时自动调用，用于初始化对象的属性。
• 实例属性与类属性：实例属性属于具体对象，类属性属于类本身，被所有实例共享。
• 属性的访问与修改：掌握通过对象和类名访问、修改属性的正确方式。

定义类与基本方法

类是对象的蓝图。在 Python 中，使用 class 关键字定义类，类名通常采用大驼峰命名法（每个单词首字母大写，无下划线）。

关键点：类中定义的方法，第一个参数必须是 self。self 是一个指向当前对象实例的引用。当通过某个对象调用方法时，Python 会自动将该对象作为 self 参数传入。因此，在定义方法时，即使方法不需要其他参数，也必须写上 self。

定义好类之后，就可以创建对象（称为实例化）并调用其方法。一个类可以创建多个对象，每个对象都是独立的。可以用内置函数 id() 观察对象在内存中的地址：两个对象的地址不同（具体数值每次运行可能不同，所以下面只比较它们是否相同）。

class Dog:
    def eat(self):
        print("小狗正在啃骨头...")
    def drink(self):
        print("小狗正在喝水")

# 创建一个小狗对象，变量名为 wang_cai
wang_cai = Dog()
# 调用对象的方法
wang_cai.eat()
wang_cai.drink()

# 再创建一个对象：阿福
a_fu = Dog()
wang_cai.eat()
a_fu.drink()

# 用 id() 查看对象的内存地址：两个对象的地址不同
print("两个对象的 id 是否相同:", id(wang_cai) == id(a_fu))

小狗正在啃骨头...
小狗正在喝水
小狗正在啃骨头...
小狗正在喝水
两个对象的 id 是否相同: False

构造方法与实例属性

我们希望每只小狗创建时就有自己的名字、品种等信息。这需要在对象创建时就进行初始化，使用构造方法 __init__。

__init__ 方法在对象被创建时自动调用。我们可以在其中为对象设置初始状态，即定义实例属性。

class Dog:
    # 构造方法，在创建对象时自动调用
    def __init__(self, gender, variety, name):
        # 使用 self.属性名 = 值 来定义实例属性
        self.gender = gender   # 性别
        self.variety = variety # 品种
        self.name = name       # 名字

    def get_property(self):
        # 在类内部的其他方法中，通过 self 访问实例属性
        print("性别：{}, 品种：{}, 名字：{}".format(self.gender, self.variety, self.name))

# 创建对象时，必须传入 __init__ 方法中定义的参数（self 除外）
wangcai = Dog("雄性", "金毛", "旺财")
wangcai.get_property()

yuanbao = Dog("雌性", "哈士奇", "来福")
yuanbao.get_property()

性别：雄性, 品种：金毛, 名字：旺财
性别：雌性, 品种：哈士奇, 名字：来福

对象创建过程理解：

1. 执行 Dog(...) 时，Python 在内存中为新的 Dog 对象申请空间。
2. 自动调用该对象的 __init__ 方法，并将我们传入的参数（如 "雄性", "金毛", "旺财"）传递给它。
3. 在 __init__ 方法内部，通过 self.xxx = ... 将数据存储为对象的属性。
4. 初始化完成后，新对象的引用（内存地址）被返回，并赋值给变量（如 wangcai）。

如果不定义 __init__ 方法，Python 会提供一个默认的、什么都不做的 __init__ 方法。

实例属性与类属性

属性分为两种：实例属性和类属性。

• 实例属性：属于具体的对象。通过 self.属性名 = 值 在 __init__ 或其他方法中定义。每个对象的实例属性互不影响。
• 类属性：属于类本身。在类内部、方法外部直接定义。所有该类的对象共享同一个类属性。

class Dog:
    # 类属性，在类内部、方法外部定义
    weight = 10  # 所有狗的默认体重

    def __init__(self, name):
        # 实例属性
        self.name = name

# 创建两个对象
wang_cai = Dog("旺财")
yuan_bao = Dog("元宝")

# 访问类属性：通过类名或对象名
print("类属性 Dog.weight: {}".format(Dog.weight))
print("旺财访问 weight: {}".format(wang_cai.weight))
print("元宝访问 weight: {}".format(yuan_bao.weight))

# 修改类属性：通过类名修改，会影响到所有对象
Dog.weight = 20
print("修改类属性后：")
print("旺财的 weight: {}".format(wang_cai.weight))
print("元宝的 weight: {}".format(yuan_bao.weight))
print("Dog类的 weight: {}".format(Dog.weight))

类属性 Dog.weight: 10
旺财访问 weight: 10
元宝访问 weight: 10
修改类属性后：
旺财的 weight: 20
元宝的 weight: 20
Dog类的 weight: 20

修改类属性：应通过类名进行修改，这会影响到所有对象。

一个重要的坑：如果通过对象去给一个与类属性同名的属性赋值，并不会修改类属性，而是会为该对象创建一个新的实例属性，从而“屏蔽”掉类属性。

class Dog:
    weight = 20  # 类属性

    def __init__(self, name):
        self.name = name

wang_cai = Dog("旺财")
yuan_bao = Dog("元宝")

# 通过对象给 weight 赋值
wang_cai.weight = 30  # 这为旺财创建了一个实例属性 weight=30
print("通过旺财对象赋值后：")
print("旺财的 weight: {}".format(wang_cai.weight))  # 访问的是旺财自己的实例属性 30
print("元宝的 weight: {}".format(yuan_bao.weight))  # 访问的仍是类属性 20
print("Dog类的 weight: {}".format(Dog.weight))      # 类属性本身没有变，还是 20

通过旺财对象赋值后：
旺财的 weight: 30
元宝的 weight: 20
Dog类的 weight: 20

何时使用类属性？当某个属性是整个类所有对象共有的、不常改变的，并且你希望通过修改它来影响所有对象时，才使用类属性。

📝 动手练一练

1. 创建一个 Student 类，要求：
   • 构造方法 __init__ 接收两个参数：name（姓名）和 student_id（学号），并将它们保存为实例属性。
   • 定义一个类属性 school，初始值为 "小象中学"。
   • 定义一个方法 introduce，打印 "我是{school}的{name}，学号是{student_id}。"。

class Student:
    # 类属性
    school = "小象中学"

    def __init__(self, name, student_id):
        # 实例属性
        self.name = name
        self.student_id = student_id

    def introduce(self):
        # 访问类属性推荐使用类名，更清晰
        print("我是{}的{}，学号是{}。".format(Student.school, self.name, self.student_id))

# 测试
stu1 = Student("张三", "2024001")
stu1.introduce()

# 修改类属性
Student.school = "小象第一中学"
stu2 = Student("李四", "2024002")
stu2.introduce()
stu1.introduce()  # stu1的自我介绍也会使用新的学校名

我是小象中学的张三，学号是2024001。
我是小象第一中学的李四，学号是2024002。
我是小象第一中学的张三，学号是2024001。

常见错误

小结

1. 使用 class ClassName: 定义类，类名采用大驼峰命名法。
2. 类中的方法第一个参数必须是 self，它代表调用该方法的对象实例。
3. 构造方法 __init__ 在对象创建时自动调用，用于初始化对象的实例属性（通过 self.attr = value 定义）。
4. 实例属性属于具体对象，不同对象间独立。类属性在类内部方法外定义，属于类，被所有实例共享。
5. 访问或修改类属性应通过类名（ClassName.attr）。通过对象给类属性同名变量赋值会创建新的实例属性，而非修改类属性。

📋 行动清单

• 将 Dog 类的 __init__ 方法多加一个 age 参数，并修改 get_property 方法将其打印出来。
• 在 Student 类的练习中，尝试通过 stu1.school = "某校" 赋值，然后分别打印 stu1.school, stu2.school, Student.school，观察结果，理解实例属性对类属性的覆盖。
• 思考：如果有一个属性，希望每个 Dog 对象都有一份独立的副本，且创建时就有初始值，应该把它定义成实例属性还是类属性？

—— 小象教研组