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一、类的结构与实例基础
在面向对象编程中,类是创建对象的蓝图。理解类的结构是掌握Python面向对象编程的基础。
1.1 实例与实例化关键概念
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实例:通过类创建的具体对象,拥有独立的内存空间
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实例化:创建对象的过程,包含两个步骤:
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内存分配:为对象分配存储空间
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初始化:调用
__init__
方法进行对象初始化
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实例属性:即对象的属性
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实例方法 :对象调用的方法
1.2 类对象与实例对象
Python中一切皆对象,包括类本身:
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类对象:
class AAA:
定义的类本身也是一个对象 -
实例对象:通过类创建的
obj1 = AAA()
是实例对象
重要特性:
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类对象在内存中只有一份
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一个类可以创建多个实例对象
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类对象可以拥有自己的属性和方法(类属性和类方法)
二、类属性深度解析
2.1 类属性概念与应用
类属性是属于类对象的属性,用于记录与类相关的特征,而非具体实例的特征。
经典案例:工具类计数
class Tool(object):
# 类属性
count = 0
def __init__(self, name):
self.name = name # 实例属性
Tool.count += 1 # 修改类属性
# 创建工具对象
tool1 = Tool("钳子")
tool2 = Tool("螺丝刀")
print(f"工具总数: {Tool.count}") # 输出: 2
2.2 属性访问机制
Python属性访问遵循向上查找机制:
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推荐方式:
类名.类属性
(直接访问类属性) -
不推荐方式:
对象.类属性
(可能引起混淆)
注意陷阱:
tool1.count = 99 # 这会创建实例属性,而非修改类属性
print(Tool.count) # 仍显示原始值
三、类方法与静态方法
3.1 类方法详解
类方法是针对类对象定义的方法,使用@classmethod
装饰器标识。
特点:
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第一个参数为
cls
,指向调用类 -
可以访问类属性和调用其他类方法
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通过类名直接调用
实用案例:
class Tool:
count = 0
@classmethod
def show_count(cls):
print(f"工具总数: {cls.count}")
Tool.show_count() # 类方法调用
3.2 静态方法精要
静态方法使用@staticmethod
装饰器,不需要访问类或实例属性。
适用场景:
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工具类方法
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与类相关但不需要访问类状态的功能
示例:
class Dog:
@staticmethod
def run():
print("狗在奔跑...")
Dog.run() # 直接调用
四、综合实战:游戏类设计
4.1 需求分析
设计一个Game类,包含:
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类属性:历史最高分
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实例属性:玩家姓名
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静态方法:显示帮助信息
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类方法:显示最高分
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实例方法:开始游戏
4.2 完整实现
class Game:
top_score = 0 # 类属性
@staticmethod
def show_help():
print("帮助信息:击败所有敌人赢得胜利")
@classmethod
def show_top_score(cls):
print(f"历史最高分: {cls.top_score}")
def __init__(self, player_name):
self.player_name = player_name
def start_game(self):
print(f"{self.player_name}开始游戏...")
# 模拟游戏得分
Game.top_score = max(Game.top_score, 999)
# 使用示例
Game.show_help()
Game.show_top_score()
player = Game("小明")
player.start_game()
Game.show_top_score() # 显示更新后的最高分
五、方法选择指南
根据方法需要访问的内容选择适当的方法类型:
方法类型 | 访问实例属性 | 访问类属性 | 装饰器 |
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实例方法 | 是 | 是(通过类名) | 无 |
类方法 | 否 | 是(通过cls) | @classmethod |
静态方法 | 否 | 否 | @staticmethod |
黄金法则:
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需要访问实例数据 → 实例方法
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只涉及类级别操作 → 类方法
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独立工具函数 → 静态方法