使用 Python 創建類

介紹

類是 Python 中一種非常重要的概念，它是一種封裝數據以及數據相關行為的方式。比如 Python 內置的 str 類型，它通常包括了一些可以用於處理字元串的方法（如split、replace等），同時還可以存儲字元串本身。

在 Python 中，定義一個新的類比其他語言要容易得多，這得益於 Python 的面向對象特性。在這篇文章中，我們將會一步步介紹如何用 Python 創建類。

創建類

定義一個簡單的類

在 Python 中，使用 class 關鍵字定義一個類：

class MyClass:
    pass

這是一個非常基本的類，它不包含任何方法或屬性，在類定義中使用 pass 表示佔位符（用於未來將要寫入的代碼）。現在我們可以使用這個類來創建新的對象。

my_obj = MyClass()

這將會創建一個新的 MyClass 對象 my_obj。

給類添加屬性

一個類可以包含屬性，這些屬性可以用於存儲對象的狀態。在 Python 中，添加一個類屬性是非常容易的：

class MyClass:
    x = 0

這個 MyClass 類現在有一個屬性 x，這個屬性的默認值為 0。

給類添加方法

方法是類中的一個函數。方法可以訪問和操作其所屬類的屬性。在 Python 中添加一個方法是非常容易的：

class MyClass:
    x = 0

    def add_one_to_x(self):
        self.x += 1

定義一個 add_one_to_x 方法，它將類屬性 x 的值加1。需要注意的是，Python 的每個方法都要用 self 參數，它表示對象本身。這個 add_one_to_x 方法就可以在 MyClass 對象上調用了：

my_obj = MyClass()
my_obj.add_one_to_x()
print(my_obj.x)  # 列印 1

繼承

繼承是 Python 中的一種重要的編程概念。它指的是一個類可以從另一個類中繼承屬性和方法。在 Python 中，使用父類名稱列表來定義一個子類：

class Vehicle:
    def __init__(self, speed):
        self.speed = speed

    def drive(self):
        print('Driving...')

class Car(Vehicle):
    pass

這裡定義了一個名為 Vehicle 的類，它包含了一個 __init__ 方法用於初始化類變數 speed，以及一個 drive 方法用於模擬駕駛汽車。然後我們使用 class Car(Vehicle) 定義了一個子類 Car，它從 Vehicle 類中繼承了上述方法。

現在我們可以創建 Car 對象並調用繼承來的方法：

my_car = Car(60)
print(my_car.speed)  # 列印 60
my_car.drive()

封裝

類提供了一種封裝數據的方式， 編寫人員可以隱藏並限制類的一些屬性和方法，防止被意外修改或使用。Python中默認情況下沒有訪問限制，但是我們可以使用下劃線定義數據成員的訪問許可權。

私有變數

對於對象的私有變數和方法，Python 採用了一種命名約定，以實現偽私有的效果。Python 將以雙下劃線（__）開頭的屬性和方法視為私有的，從而限制了其它代碼訪問它們。 如果要從外部訪問這些屬性和方法，可以使用「_類名__屬性名/方法名」這樣的方式來做（但這是不推薦的做法）。

class MySecretClass:
    __password = '123456'

    def greet(self):
        print('Hello World!')

    def get_password(self):
        return self.__password

my_obj = MySecretClass()
print(my_obj.get_password())  # 列印 123456

屬性 __password 被定義成私有的，這意味著它只能從類內部訪問，不能從外部訪問。但是我們可以通過公有方法 get_password 來獲取密碼。

保護變數

與私有變數相比，受保護的變數在屬性名之前只使用一個下劃線。受保護的變數不應被從類的外部使用，但是可以被其子類使用。

class MyProtectedClass:
    _password = '123456'

    def greet(self):
        print('Hello World!')

    def get_password(self):
        return self._password

class MySubClass(MyProtectedClass):
    def show_password(self):
        print(self._password)

my_obj = MySubClass()
print(my_obj.get_password())  # 列印 123456
my_obj.show_password()  # 列印 123456

在這個例子中，使用一個受保護的變數 _password。MySubClass 子類能夠訪問父類的受保護屬性（因為它是受保護的，而不是私有的）, 所以我們可以從 MySubClass 實例中訪問和修改它。

類方法和靜態方法

類方法和靜態方法是 Python 中的兩種特殊類型的方法。

類方法

類方法是從類中調用，並且被所有實例共享的方法。定義一個類方法時，需要在方法上方添加 @classmethod 裝飾器。

class MyClass:
    x = 0

    @classmethod
    def add_one_to_x(cls):
        cls.x += 1

my_obj = MyClass()
MyClass.add_one_to_x()
print(my_obj.x)  # 列印 1

在這個例子中，我們使用了 @classmethod 裝飾器來定義了一個叫做 add_one_to_x 的類方法，它將類屬性 x 的值加1。注意，類方法可以像通常的方法一樣通過類或實例調用，無論是哪一種方式，都具有相同的多態性。

靜態方法

靜態方法是一種與類相關但與實例無關的方法。這些方法不會訪問任何類或實例級別的數據。使用 @staticmethod 裝飾器定義一個靜態方法。

class MyClass:
    @staticmethod
    def say_hello():
        print("Hello, World!")

MyClass.say_hello()

在這個示例中，我們定義了一個靜態方法 say_hello()，該方法不訪問類的任何內容，也不訪問實例級別數據，因此，我們可以在類無需實例化的情況下調用它。

總結

Python 中創建類是一件非常容易的事情，並且使用面向對象編程技術的 Python 代碼通常易於閱讀和維護。在這篇文章中，我們從多個角度介紹了使用 Python 創建類，包括：定義簡單的類、類屬性、類方法、實例方法、靜態方法，繼承、封裝等基礎概念的使用。

小標題列表

1. 定義一個簡單的類

2. 給類添加屬性

3. 給類添加方法

4. 繼承

5. 私有變數

6. 保護變數

7. 類方法

8. 靜態方法