Python 中的类：从基础到应用

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已于 2025-07-08 21:18:08 修改

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文章标签： python 开发语言

于 2025-07-08 21:16:38 首次发布

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在 Python 编程世界里，类是面向对象编程（OOP）的核心概念。它像一个强大的模板，让我们能够轻松创建具有相同属性和方法的对象，极大地提升了代码的复用性和可维护性。今天，就让我们一起深入探索 Python 中类的奥秘。

2. 类的基本概念

简单来说，类是对现实世界中某一类事物的抽象描述。比如，我们可以定义一个 “Person” 类来描述人，人都有姓名、年龄等属性，还有走路、说话等行为，在类中这些行为被称为方法。

在 Python 中，定义类使用class关键字，基本语法如下：

class 类名:

# 类的属性和方法

类名通常采用驼峰命名法，即每个单词的首字母大写，比如Student、Car等。

3. 类的属性

类的属性就像事物的特征，分为类属性和实例属性，它们在作用范围、访问方式等方面都有明显区别。

3.1 类属性

类属性是属于整个类的，所有该类的实例都共享这个属性。它在类的内部、方法的外部定义，其值在类的所有实例之间是共享的，当类属性的值发生改变时，所有实例访问到的该属性值都会随之改变。

例如：

class Dog:

species = "哺乳动物" # 类属性，所有狗都是哺乳动物

count = 0 # 类属性，用于记录创建的狗的数量

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

Dog.count += 1 # 每创建一个实例，类属性count加1

# 创建实例

dog1 = Dog("旺财", 3)

dog2 = Dog("小白", 2)

print(dog1.species) # 输出：哺乳动物

print(dog2.species) # 输出：哺乳动物

print(Dog.count) # 输出：2，因为创建了两个Dog实例

类属性可以通过类名直接访问和修改，也可以通过实例访问，但不建议通过实例修改类属性，因为这样可能会在实例中创建一个同名的实例属性，从而屏蔽类属性。

# 通过类名修改类属性

Dog.species = "犬科动物"

print(dog1.species) # 输出：犬科动物，所有实例的类属性值都改变

# 通过实例修改类属性（不推荐）

dog1.species = "宠物狗"

print(dog1.species) # 输出：宠物狗，此时dog1创建了同名实例属性

print(dog2.species) # 输出：犬科动物，dog2仍访问类属性

print(Dog.species) # 输出：犬科动物，类属性本身未改变

3.2 实例属性

实例属性则是每个实例独有的，在__init__方法中定义，不同实例的实例属性可以有不同的值。

例如：

class Dog:

species = "哺乳动物"

def __init__(self, name, age):

self.name = name # 实例属性，每个狗有自己的名字

self.age = age # 实例属性，每个狗有自己的年龄

dog1 = Dog("旺财", 3)

dog2 = Dog("小白", 2)

print(dog1.name) # 输出：旺财

print(dog2.name) # 输出：小白

实例属性只能通过实例进行访问和修改，不能通过类名访问。

print(dog1.age) # 输出：3

dog1.age = 4 # 修改dog1的age属性

print(dog1.age) # 输出：4

print(dog2.age) # 输出：2，dog2的age属性不受影响

# print(Dog.name) # 报错，不能通过类名访问实例属性

在实际开发中，我们可以根据属性的特性来选择使用类属性还是实例属性。如果某个属性是所有实例共有的，且需要统一管理，就使用类属性；如果属性是每个实例独有的，就使用实例属性。

4. 类的方法

方法是类中定义的函数，用于实现类的行为。除了我们刚才提到的__init__构造方法，还有实例方法、类方法和静态方法，它们各自有不同的用途和特点。

4.1 实例方法

实例方法是最常用的方法，它的第一个参数必须是self，通过self可以访问实例的属性和其他实例方法。实例方法只能通过实例来调用。

例如：

class Dog:

species = "哺乳动物"

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

def bark(self):

print(f"{self.name}在汪汪叫") # 实例方法，狗会叫

def get_age_in_human_years(self):

"""将狗的年龄转换为人类年龄（假设1狗年=7人年）"""

return self.age * 7

dog1 = Dog("旺财", 3)

dog1.bark() # 输出：旺财在汪汪叫

print(dog1.get_age_in_human_years()) # 输出：21

在实例方法中，self就代表调用该方法的实例，通过self.属性名可以访问实例的属性，通过self.方法名()可以调用其他实例方法。

5. 类的实例化

定义好类之后，我们就可以创建类的实例了，这个过程称为实例化。创建实例的方法很简单，就像调用函数一样：

# 创建Dog类的实例

dog1 = Dog("旺财", 3)

dog2 = Dog("小白", 2)

这里dog1和dog2就是Dog类的两个实例，它们有着各自的name和age属性。

6. 类的继承

6.1 继承的基本概念

继承是面向对象编程中实现代码复用的重要机制。它允许我们在已有类（父类）的基础上创建新类（子类），子类可以继承父类的属性和方法，同时还能根据需要添加新的属性和方法，或者对父类的方法进行重写，从而实现对父类功能的扩展或修改。

在 Python 中，继承的核心思想是 “基于已有类创造新类”，通过这种方式，我们可以避免重复编写相同的代码，使程序结构更加清晰，也更易于维护和扩展。

6.2 继承的语法

在 Python 中，定义子类并实现继承的语法如下：

class 子类名(父类名):

# 子类的属性和方法

其中，括号里的父类名表示该子类继承自哪个父类。

例如，我们定义一个Person类作为父类，再定义Student类作为其子类：

class Person:

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

def speak(self):

print(f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁")

class Student(Person):

# 子类的内容

pass

这里Student类继承了Person类，它可以直接使用Person类中的name、age属性和speak方法。

6.3 子类添加新属性和方法

子类可以在继承父类的基础上，添加新的属性和方法，以满足自身的需求。

例如，为Student类添加school属性和study方法：

class Person:

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

def speak(self):

print(f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁")

class Student(Person):

def __init__(self, name, age, school):

# 调用父类的构造方法，初始化父类的属性

super().__init__(name, age)

self.school = school # 子类新增的属性

def study(self):

print(f"{self.name}在{self.school}学习") # 子类新增的方法

在上述代码中，super().__init__(name, age)用于调用父类的构造方法，从而初始化父类中的name和age属性。然后，我们为Student类添加了school属性和study方法。

当我们创建Student类的实例后，既可以调用父类的speak方法，也可以调用子类自己的study方法：

student = Student("张三", 18, "阳光中学")

student.speak() # 调用父类的方法，输出：我叫张三，今年18岁

student.study() # 调用子类的方法，输出：张三在阳光中学学习

6.4 方法重写

子类不仅可以添加新方法，还可以重写父类的方法。方法重写是指子类中定义了与父类同名的方法，当调用该方法时，会优先执行子类中的方法。

例如，重写Person类中的speak方法：

class Person:

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

def speak(self):

print(f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁")

class Student(Person):

def __init__(self, name, age, school):

super().__init__(name, age)

self.school = school

def speak(self):

print(f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁，在{self.school}上学")

student = Student("张三", 18, "阳光中学")

student.speak() # 输出：我叫张三，今年18岁，在阳光中学上学

在这个例子中，Student类重写了Person类的speak方法，当调用student.speak()时，执行的是子类中重写后的方法。

6.5 多继承

Python 支持多继承，即一个子类可以同时继承多个父类。多继承的语法如下：

class 子类名(父类1, 父类2, ...):

# 子类的属性和方法

例如，定义Teacher类和Researcher类，再定义Professor类同时继承这两个类：

class Teacher:

def teach(self):

print("正在授课")

class Researcher:

def research(self):

print("正在做研究")

class Professor(Teacher, Researcher):

pass

professor = Professor()

professor.teach() # 输出：正在授课

professor.research() # 输出：正在做研究

Professor类同时继承了Teacher类和Researcher类，因此它可以使用这两个父类中的方法。

不过，多继承可能会带来一些问题，比如当多个父类中有同名的方法时，会按照一定的顺序（MRO，方法解析顺序）来确定调用哪个父类的方法。在实际开发中，应谨慎使用多继承，避免代码逻辑过于复杂。

7. 类的应用实例

让我们通过一个完整的例子来看看类的实际应用。假设我们要管理一个学校的学生信息，包括学生的姓名、学号、成绩，还需要计算学生的平均分。

class Student:

school_name = "阳光中学" # 类属性，所有学生都属于这所学校

def __init__(self, name, student_id, scores):

self.name = name

self.student_id = student_id

self.scores = scores # 成绩是一个列表，包含各科成绩

def get_average(self):

"""计算平均分"""

if not self.scores:

return 0

return sum(self.scores) / len(self.scores)

def display_info(self):

"""显示学生信息"""

average = self.get_average()

print(f"姓名：{self.name}")

print(f"学号：{self.student_id}")

print(f"学校：{self.school_name}")

print(f"平均分：{average:.2f}")

# 创建学生实例

student1 = Student("张三", "2023001", [90, 85, 95])

student2 = Student("李四", "2023002", [88, 92, 80])

# 调用方法

student1.display_info()

student2.display_info()

运行这段代码，我们可以清晰地看到两个学生的信息和平均分，这就是类的强大之处，让我们的代码结构清晰、易于理解和维护。

8. 导入其他文件中的类

在实际的项目开发中，我们往往会将不同功能的类放在不同的文件中，以保持代码结构的清晰。这时就需要从其他文件中导入类来使用。

假设我们有一个名为student.py的文件，里面定义了上述的Student类。现在我们在另一个文件main.py中需要使用这个类，可以通过以下方式导入：

8.1 导入整个模块再使用类

import student

# 创建Student类的实例

student1 = student.Student("张三", "2023001", [90, 85, 95])

student1.display_info()

8.2 从模块中直接导入类

from student import Student

# 创建Student类的实例

student1 = Student("张三", "2023001", [90, 85, 95])

student1.display_info()

8.3 导入多个类

如果要导入多个类，可使用逗号分隔：

from module_name import Class1, Class2, Class3

8.4 导入不同目录下的类

若文件不在同一目录下，需要先将文件所在目录添加到系统路径中。例如，student.py在../models目录下，可这样操作：

import sys

sys.path.append("../models")

from student import Student

通过导入其他文件中的类，我们可以更好地组织代码，实现代码的模块化管理，让不同的开发者专注于不同的模块开发，提高开发效率。

9. 总结

类是 Python 面向对象编程的基石，它通过属性和方法封装了数据和行为，通过继承实现了代码的复用和扩展。掌握类的使用，能让我们写出更优雅、更高效的 Python 代码。