Python 类和实例详解

Python 里的类和实例是面向对象编程（OOP）的核心，学好它们能让你写出更结构化、可维护的代码。

参考文章：Python 类和实例 | 简单一点学习 easyeasy.me

1. 什么是类和实例？

类（Class）就像一个蓝图，定义了一类东西的属性（数据）和行为（方法）。比如，“狗” 是一个类，描述了狗有哪些特征（比如名字、品种）和行为（比如叫、跑）。实例（Instance）是根据这个蓝图创建的具体对象，比如你家养的狗 “旺财” 就是一个实例。

现实世界的比喻：

• 类 = 汽车的设计图（规定了汽车有轮子、引擎，能跑能刹车）。
• 实例 = 一辆具体的汽车（比如你开的红色特斯拉）。

用代码看个简单例子：

# 定义一个类
class Dog:
    def bark(self):
        print("汪汪汪！")

# 创建实例
wangcai = Dog()
wangcai.bark()  # 输出：汪汪汪！

这里 Dog 是类，wangcai 是实例，bark 是方法。接下来我们一步步展开。

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2. 定义一个类

类的基本语法

在 Python 里，定义类用 class 关键字，后面跟类名（通常首字母大写）。类里可以定义属性（数据）和方法（函数）。

class Dog:
    # 类属性（共享的）
    species = "Canis familiaris"

    # 初始化方法
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性
        self.name = name
        self.age = age

    # 实例方法
    def bark(self):
        print(f"{self.name} 说：汪汪汪！")

__init__ 和 self 的作用

• __init__ 是类的构造方法，每次创建实例时都会自动调用，用来初始化实例的属性。
• self 是实例自身的引用，Python 自动把调用方法的实例传给 self。比如 wangcai.bark() 里的 self 就是 wangcai。
• 实例属性（像 self.name）是每个实例独有的，存在实例里。
• 类属性（像 species）是类本身的，实例共享。

属性（成员变量）

• 实例属性：定义在 __init__ 里，用 self.xxx 表示，每个实例有自己的值。
• 类属性：直接定义在类里，所有实例共享。

例子：

# 创建两个实例
wangcai = Dog("旺财", 3)
xiaohei = Dog("小黑", 2)

print(wangcai.name)  # 输出：旺财
print(xiaohei.name)  # 输出：小黑
print(wangcai.species)  # 输出：Canis familiaris
print(xiaohei.species)  # 输出：Canis familiaris

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3. 创建和使用实例

实例化对象

用类名加括号来创建实例，括号里传入 __init__ 需要的参数（除了 self）。

# 实例化
wangcai = Dog("旺财", 3)

访问和修改实例属性

可以用点号（.）访问或修改实例的属性。

print(wangcai.name)  # 输出：旺财
wangcai.age = 4      # 修改年龄
print(wangcai.age)   # 输出：4

调用实例方法

实例方法通过实例调用，Python 自动把实例传给 self。

wangcai.bark()  # 输出：旺财 说：汪汪汪！

可以给类加更多方法，比如描述狗狗的行为：

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def bark(self):
        print(f"{self.name} 说：汪汪汪！")

    def run(self):
        print(f"{self.name} 在跑！")

wangcai = Dog("旺财", 3)
wangcai.run()  # 输出：旺财 在跑！

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4. 类方法和静态方法

除了实例方法，Python 还支持类方法和静态方法，用装饰器定义。

@classmethod

• 类方法用 @classmethod 装饰，第一个参数是类本身（通常叫 cls）。
• 适合操作类属性或不需要实例的操作。

class Dog:
    species = "Canis familiaris"

    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

print(Dog.get_species())  # 输出：Canis familiaris

@staticmethod

• 静态方法用 @staticmethod 装饰，不需要 self 或 cls，就像普通函数，但属于类的命名空间。
• 适合跟类相关的工具函数。

class Dog:
    @staticmethod
    def dog_years(age):
        return age * 7

print(Dog.dog_years(3))  # 输出：21

什么时候用？

• 实例方法：需要访问实例属性或行为时（90% 的情况）。
• 类方法：操作类属性或类相关的逻辑。
• 静态方法：跟类相关但不需要访问类或实例的属性。

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5. 继承和多态

类的继承机制

继承让一个类（子类）可以继承另一个类（父类）的属性和方法，复用代码。

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

    def eat(self):
        print(f"{self.name} 在吃东西")

class Dog(Animal):  # 继承 Animal
    def bark(self):
        print(f"{self.name} 说：汪汪汪！")

wangcai = Dog("旺财")
wangcai.eat()   # 输出：旺财 在吃东西
wangcai.bark()  # 输出：旺财 说：汪汪汪！

方法重写和多态

子类可以重写父类的方法，实现自己的逻辑，这叫多态。

class Cat(Animal):
    def eat(self):  # 重写 eat 方法
        print(f"{self.name} 在优雅地吃鱼")

xiaohua = Cat("小花")
xiaohua.eat()  # 输出：小花 在优雅地吃鱼

super() 的用法

用 super() 调用父类的方法，常用在子类的 __init__ 或重写方法中。

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, age):
        super().__init__(name)  # 调用父类的 __init__
        self.age = age

    def eat(self):
        super().eat()  # 调用父类的 eat
        print(f"{self.name} 吃得很开心！")

wangcai = Dog("旺财", 3)
wangcai.eat()
# 输出：
# 旺财 在吃东西
# 旺财 吃得很开心！

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6. 特殊方法（魔法方法）

魔法方法是 Python 里以双下划线开头和结尾的方法（像 __str__），可以自定义对象的行为。

常见的魔法方法

• __str__：定义 print() 时的输出。
• __repr__：定义对象的“开发者友好”表示，通常用于调试。
• __len__：定义 len() 的行为。

例子：

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f"{self.name}，{self.age}岁"

    def __repr__(self):
        return f"Dog(name='{self.name}', age={self.age})"

wangcai = Dog("旺财", 3)
print(wangcai)        # 输出：旺财，3岁
print(repr(wangcai))  # 输出：Dog(name='旺财', age=3)

自定义对象行为

可以用魔法方法让对象支持运算，比如 __add__：

class Dog:
    def __init__(self, name, energy):
        self.name = name
        self.energy = energy

    def __add__(self, other):
        return self.energy + other.energy

wangcai = Dog("旺财", 10)
xiaohei = Dog("小黑", 20)
print(wangcai + xiaohei)  # 输出：30

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7. 小结和实践建议

学完后怎么用

• 组织代码：用类把相关的数据和行为打包，代码更清晰。
• 复用代码：通过继承减少重复代码。
• 模块化：把复杂逻辑拆分成类，方便维护。

常见误区和注意事项

1. 别忘了 self：实例方法必须显式写 self 作为第一个参数。
2. 类属性 vs 实例属性：类属性是共享的，改了会影响所有实例。
3. 继承要谨慎：不要为了继承而继承，确认子类和父类有“是”关系（比如狗是动物）。
4. 魔法方法别乱用：只在需要自定义行为时用，比如需要 print 好看点才写 __str__。