类和实例

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面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance）

类是抽象的模板，比如Student类

实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同

以Student类为例，在Python中定义类是通过class关键字：

class后面紧接着类名（Student），类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的，通常，如果没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。

定义好了Student类，可以根据Student类创建出Student的实例，创建实例是通过类名+()实现的:

变量bart指向的是一个Student的实例，0x00000231E0E874C0是内存地址，每个object的地址都不一样，而Student本身是一个类。

可以自由地给一个实例变量绑定属性，比如给实例bart绑定一个name属性：

和静态语言不同，Python允许对实例变量绑定任何数据，也就是说，对于两个实例变量，虽然它们都是同一个类的不同实例，但拥有的变量名称都可能不同

由于类可以起到模板的作用，因此，在创建实例的时候，可以把一些必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法，在创建实例时就把name，score等属性绑上去：

__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self。

有了__init__方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与__init__方法匹配的参数，但self不需要传，Python解释器自己会把实例变量传进去。

和普通的函数相比，在类中定义的函数只有一点不同，就是第一个参数永远是实例变量self，并且，调用时不用传递该参数。除此之外，类的方法和普通函数没有什么区别，所以，仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

实例属性和类属性

由于Python是动态语言，根据类创建的实例可以任意绑定属性。给实例绑定属性的方法是通过实例变量，或者通过self变量：

如果Student类本身需要绑定一个属性呢？可以直接在class中定义属性，这种属性是类属性，归Student类所有：

当定义了一个类属性后，这个属性虽然归类所有，但类的所有实例都可以访问到：

在编写程序的时候，千万不要对实例属性和类属性使用相同的名字，因为相同名称的实例属性将屏蔽掉类属性，但是当你删除实例属性后，再使用相同的名称，访问到的将是类属性。

slots和@property

正常情况下，当定义了一个class，创建了一个class的实例后，可以给该实例绑定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。还可以尝试给实例绑定一个方法：

给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的：

为了给所有实例都绑定方法，可以给class绑定方法：

通常情况下，上面的set_score方法可以直接定义在class中，但动态绑定允许在程序运行的过程中动态给class加上功能，这在静态语言中很难实现。

使用slots限制实例的属性

如果想要限制实例的属性怎么办？比如，只允许对Student实例添加name和age属性。

为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性：

使用__slots__要注意，__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类是不起作用的：

除非在子类中也定义__slots__，这样，子类实例允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__

在Python中，每个类都有实例属性。默认情况下Python用一个字典来保存一个对象的实例属性。这非常有用，因为它允许在运行时去设置任意的新属性。

然而，对于有着已知属性的小类来说，它可能是个瓶颈。这个字典浪费了很多内存。Python不能在对象创建时直接分配一个固定量的内存来保存所有的属性。因此如果创建许多对象（成千上万个），它会消耗掉很多内存。

可以使用__slots__来告诉Python不要使用字典，而且只给一个固定集合的属性分配空间，可以·为内存减轻负担。

@property

在绑定属性时，如果直接把属性暴露出去，虽然写起来很简单，但是没办法检查参数，导致可以把成绩随便改：

这显然不合逻辑。为了限制score的范围，可以通过一个set_score()方法来设置成绩，再通过一个get_score()来获取成绩，这样，在set_score()方法里，就可以检查参数：

现在，对任意的Student实例进行操作，就不能随心所欲地设置score了：

但是，上面的调用方法又略显复杂，没有直接用属性这么直接简单。

有没有既能检查参数，又可以用类似属性这样简单的方式来访问类的变量呢？

装饰器可以给函数动态加上功能吗，对于类的方法，装饰器一样起作用。Python内置的@property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用的：

把一个getter方法变成属性，只需要加上@property就可以了，此时，@property本身又创建了另一个装饰器@score.setter，负责把一个setter方法变成属性赋值，于是就拥有一个可控的属性操作：

这个神奇的@property，在对实例属性操作的时候，就知道该属性很可能不是直接暴露的，而是通过getter和setter方法来实现的。

还可以定义只读属性，只定义getter方法，不定义setter方法就是一个只读属性：

上面的birth是可读写属性，而age就是一个只读属性，因为age可以根据birth和当前时间计算出来。

要特别注意：属性的方法名不要和实例变量重名，以下的代码是错误的：

这是因为调用s.birth时，首先转换为方法调用，在执行return self.birth时，又视为访问self的属性，于是又转换为方法调用，造成无限递归，最终导致栈溢出报错RecursionError。

数据封装

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装。在上面的Student类中，每个实例就拥有各自的name和score这些数据，可以通过函数来访问这些数据，比如打印一个学生的成绩:

既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，就没必要从外面的函数去访问，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把数据给封装起来了。这些封装数据的函数是和Student类本身是关联起来的，称之为类的方法：

这样，从外部看Student类，就只需要知道，创建实例需要给出name和score，而如何打印，都是在Student类的内部定义的，这些数据和逻辑被“封装”起来了，调用很容易，不用知道内部实现的细节。

封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法，比如get_grade：