Python类变量和实例变量(类属性和实例属性)

杀马特。学长 韩版系。学妹 提交于 2020-04-29 17:17:31

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无论是类属性还是类方法,都无法向普通变量或者函数那样,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,则类属性其实就是在类体中定义的变量,类方法是在类体中定义的函数。

前面章节提到过,在类体中,根据变量定义的位置不同,以及定义的方式不同,类属性又可细分为以下 3 种类型:

  1. 类体中、所有函数之外:此范围定义的变量,称为类属性或类变量;
  2. 类体中,所以函数内部:以“self.变量名”的方式定义的变量,称为实例属性或实例变量;
  3. 类体中,所有函数内部:以“变量名=变量值”的方式定义的变量,称为局部变量。

不仅如此,类方法也可细分为实例方法、静态方法和类方法,后续章节会做详细介绍。

那么,类变量、实例变量以及局部变量之间有哪些不同呢?接下来就围绕此问题做详细地讲解。

类变量(类属性)

类变量指的是在类中,但在各个类方法外定义的变量。举个例子:

  1. class CLanguage :
  2. # 下面定义了2个类变量
  3. name = "C语言中文网"
  4. add = "http://c.biancheng.net"
  5. # 下面定义了一个say实例方法
  6. def say(self, content):
  7. print(content)

上面程序中,name 和 add 就属于类变量。

类变量的特点是,所有类的实例化对象都同时共享类变量,也就是说,类变量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。

比如,在 CLanguage 类的外部,添加如下代码:

  1. #使用类名直接调用
  2. print(CLanguage.name)
  3. print(CLanguage.add)
  4. #修改类变量的值
  5. CLanguage.name = "Python教程"
  6. CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
  7. print(CLanguage.name)
  8. 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类变量,也可以修改它的值。

当然,也可以使用类对象来调用所属类中的类变量(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:

  1. clang = CLanguage()
  2. print(clang.name)
  3. print(clang.add)

运行程序,结果为:

  C语言中文网
  http://c.biancheng.net

注意,因为类变量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:

  1. print("修改前,各类对象中类变量的值:")
  2. clang1 = CLanguage()
  3. print(clang1.name)
  4. print(clang1.add)
  5. clang2 = CLanguage()
  6. print(clang2.name)
  7. print(clang2.add)
  8. print("修改后,各类对象中类变量的值:")
  9. CLanguage.name = "Python教程"
  10. CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
  11. print(clang1.name)
  12. print(clang1.add)
  13. print(clang2.name)
  14. print(clang2.add)

程序运行结果为:

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

显然,通过类名修改类变量,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变量的。通过类对象对类变量赋值,其本质将不再是修改类变量的值,而是在给该对象定义新的实例变量(在讲实例变量时会进行详细介绍)。

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:

  1. clang = CLanguage()
  2. CLanguage.catalog = 13
  3. print(clang.catalog)

运行结果为:

13

实例变量(实例属性)

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

举个例子:

  1. class CLanguage :
  2. def __init__(self):
  3. self.name = "C语言中文网"
  4. self.add = "http://c.biancheng.net"
  5. # 下面定义了一个say实例方法
  6. def say(self):
  7. self.catalog = 13

此 CLanguage 类中,name、add 以及 catalog 都是实例变量。其中,由于 __init__() 函数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 实例变量,而只有调用了 say() 方法的类对象,才包含 catalog 实例变量。

例如,在上面代码的基础上,添加如下语句:

  1. clang = CLanguage()
  2. print(clang.name)
  3. print(clang.add)
  4. #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
  5. #print(clang.catalog)
  6. clang2 = CLanguage()
  7. print(clang2.name)
  8. print(clang2.add)
  9. #只有调用 say(),才会拥有 catalog 实例变量
  10. clang2.say()
  11. 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变量,但无法修改类变量的值。这是因为,通过类对象修改类变量的值,不是在给“类变量赋值”,而是定义新的实例变量。例如,在 CLanguage 类体外,添加如下程序:

  1. clang = CLanguage()
  2. #clang访问类变量
  3. print(clang.name)
  4. print(clang.add)
  5. clang.name = "Python教程"
  6. clang.add = "http://c.biancheng.net/python"
  7. #clang实例变量的值
  8. print(clang.name)
  9. print(clang.add)
  10. #类变量的值
  11. print(CLanguage.name)
  12. 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变量的值的,本质其实是给 clang 对象新添加 name 和 add 这 2 个实例变量。

类中,实例变量和类变量可以同名,但这种情况下使用类对象将无法调用类变量,它会首选实例变量,这也是不推荐“类变量使用对象名调用”的原因。

另外,和类变量不同,通过某个对象修改实例变量的值,不会影响类的其它实例化对象,更不会影响同名的类变量。例如:

  1. class CLanguage :
  2. name = "xxx" #类变量
  3. add = "http://" #类变量
  4. def __init__(self):
  5. self.name = "C语言中文网" #实例变量
  6. self.add = "http://c.biancheng.net" #实例变量
  7. # 下面定义了一个say实例方法
  8. def say(self):
  9. self.catalog = 13 #实例变量
  10. clang = CLanguage()
  11. #修改 clang 对象的实例变量
  12. clang.name = "python教程"
  13. clang.add = "http://c.biancheng.net/python"
  14. print(clang.name)
  15. print(clang.add)
  16. clang2 = CLanguage()
  17. print(clang2.name)
  18. print(clang2.add)
  19. #输出类变量的值
  20. print(CLanguage.name)
  21. 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变量。例如,在之前代码的基础上,为 clang 对象添加 money 实例变量,实现代码为:

  1. clang.money = 30
  2. print(clang.money)

局部变量

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

  1. class CLanguage :
  2. # 下面定义了一个say实例方法
  3. def count(self,money):
  4. sale = 0.8*money
  5. print("优惠后的价格为:",sale)
  6. clang = CLanguage()
  7. clang.count(100)

通常情况下,定义局部变量是为了所在类方法功能的实现。需要注意的一点是,局部变量只能用于所在函数中,函数执行完成后,局部变量也会被销毁。

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