Python学习06.06:Python类字段和实例字段

2020/02/08 23:34
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无论是类字段还是类方法,都无法向普通字段或者方法那样,在类的外部直接使用它们。我们可以将类看做一个独立的空间。

前面章节提到过,在类体中,根据字段定义的位置不同,以及定义的方式不同,类字段又可细分为以下 3 种类型:

  1. 类体中、所有函数之外:此范围定义的变量,称为类字段
  2. 类体中,所以函数内部:以“self.字段名”的方式定义的字段,称为实例字段
  3. 类体中,所有函数内部:以“字段名 = 字段值”的方式定义的字段,称为局部字段

那么,类字段、实例字段以及局部字段之间有哪些不同呢?接下来就围绕此问题做详细地讲解。

类字段

类字段指的是在类中,但在各个类方法外定义的字段。举个例子:

class CLanguage :
    # Public fields,定义了2个类字段
    name = "C语言中文网"
    add = "http://c.biancheng.net"

    # 下面定义了一个say实例方法
    def say(self, content):
        print(content)

上面程序中,name 和 add 就属于类字段。

类字段的特点是,所有类的实例化对象都同时共享类字段,也就是说,类字段在所有实例化对象中是作为公用资源存在的。类方法的调用方式有 2 种,既可以使用类名直接调用,也可以使用类的实例化对象调用(注意类调用和实例调用在修改时的不同)。

比如,在 CLanguage 类的外部,添加如下代码:

# 使用类名直接调用
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)

# 修改public类字段的值
CLanguage.name = "Python教程"
CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)

程序运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
Python教程
http://c.biancheng.net/python

可以看到,通过类名不仅可以调用public类字段,也可以修改它的值。

当然,也可以使用类对象来调用类中的类字段(此方式不推荐使用,原因后续会讲)。例如,在 CLanguage 类的外部,添加如下代码:

clang = CLanguage()
print(clang.name)
print(clang.add)

运行程序,结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net

注意,因为类字段为所有实例化对象共有,通过类名修改类变量的值,会影响所有的实例化对象。例如,在 CLanguage 类体外部,添加如下代码:

print("修改前,各类对象中类字段的值:")
clang1 = CLanguage()
print(clang1.name)
print(clang1.add)
clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)

print("修改后,各类对象中类字段的值:")
CLanguage.name = "Python教程"
CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(clang1.name)
print(clang1.add)
print(clang2.name)
print(clang2.add)

程序运行结果为:

修改前,各类对象中类字段的值:
C语言中文网
http://c.biancheng.net
C语言中文网
http://c.biancheng.net
修改后,各类对象中类字段的值:
Python教程
http://c.biancheng.net/python
Python教程
http://c.biancheng.net/python

显然,通过类名修改类字段,会作用到所有的实例化对象(例如这里的 clang1 和 clang2)。

注意,通过类对象是无法修改类字段的。通过类对象对类字段赋值,其本质将不再是修改类字段的值,而是在给该对象定义新的实例字段(在讲实例字段时会进行详细介绍)。

值得一提的是,除了可以通过类名访问类变量之外,还可以动态地为类和对象添加类变量。例如,在 CLanguage 类的基础上,添加以下代码:

clang = CLanguage()
CLanguage.catalog = 13
print(clang.catalog)

运行结果为:

13

实例字段

实例字段指的是在任意类方法内部,以“self.字段名”的方式定义的字段,其特点是只作用于调用方法的对象。另外,实例字段只能通过对象名访问,无法通过类名访问。

举个例子:

class CLanguage :
    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"
        self.add = "http://c.biancheng.net"

    # 下面定义了一个say实例方法,say实例方法中定义了self.catalog字段
    def say(self):
        self.catalog = 13

此 CLanguage 类中,name、add 以及 catalog 都是实例字段。其中,由于 __init__() 方法在创建类对象时会自动调用,而 say() 方法需要类对象手动调用。因此,CLanguage 类的类对象都会包含 name 和 add 实例字段,而只有调用了 say() 方法的类对象,才包含 catalog 实例字段。

例如,在上面代码的基础上,添加如下语句:

clang = CLanguage()
print(clang.name)
print(clang.add)
# 由于 clang 对象未调用 say() 方法,因此其没有 catalog 变量,下面这行代码会报错
# print(clang.catalog)

clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)
# 只有调用 say(),才会拥有 catalog 实例变量
clang2.say()
print(clang2.catalog)

运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
C语言中文网
http://c.biancheng.net
13

前面讲过,通过类对象可以访问类字段,但无法修改类字段的值。这是因为,通过类对象修改类字段的值,不是在给“类字段赋值”,而是定义新的实例字段。例如,在 CLanguage 类体外,添加如下程序:

clang = CLanguage()
# clang访问类字段
print(clang.name)
print(clang.add)

clang.name = "Python教程"
clang.add = "http://c.biancheng.net/python"

# 打印clang实例字段的值
print(clang.name)
print(clang.add)

# 打印类CLanguage字段的值
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)

程序运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
Python教程
http://c.biancheng.net/python
C语言中文网
http://c.biancheng.net

显然,通过类对象是无法修改类字段的值,本质其实是给 clang 对象新添加 name 和 add 这 2 个实例字段。

类中,实例字段和类字段可以同名,但这种情况下使用类对象将无法调用类字段,它会首选实例字段,这也是不推荐“类字段使用对象名调用”的原因。

另外,和类字段不同,通过某个对象修改实例字段的值,不会影响类的其它实例对象,更不会影响同名的类字段。例如:

class CLanguage :
    name = "xxx"  # 类字段
    add = "http://"  # 类字段

    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"   # 实例字段
        self.add = "http://c.biancheng.net"   # 实例字段

    # 下面定义了一个say实例方法
    def say(self):
        self.catalog = 13  #实例字段


clang = CLanguage()

# 修改clang对象的实例字段
clang.name = "python教程"
clang.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(clang.name)
print(clang.add)

clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)

# 输出类字段的值
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)

程序运行结果为:

python教程
http://c.biancheng.net/python
C语言中文网
http://c.biancheng.net
xxx
http://

不仅如此,Python 只支持为特定的对象添加实例字段。例如,在之前代码的基础上,为 clang 对象添加 money 实例字段,实现代码为:

clang.money = 30
print(clang.money)

局部字段

除了实例字段,类方法中还可以定义局部字段。和前者不同,局部变量直接以“字段名 = 值”的方式进行定义,例如:

class CLanguage :
    # 下面定义了一个say实例方法
    def count(self, money):
        sale = 0.8*money
        print("优惠后的价格为:", sale)


clang = CLanguage()
clang.count(100)

通常情况下,定义局部字段是为了所在类函数功能的实现。需要注意的一点是,局部字段只能用于所在方法中,方法执行完成后,局部字段也会被销毁。

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