Python类的定义和使用

class Classname:
    # 类属性
    attr = value

    # 构造函数
    def __init__(self, parameters):
        # 实例属性
        self.attr = value

    # 实例方法
    def method(self, parameters):
        # 方法体
        pass

一、类的属性

类属性是指定义在类中，但不是定义在任何一个实例方法中的属性，它被所有实例对象共享。类属性可以通过类对象和实例对象来访问。

在类的定义中，使用类变量来定义类属性：

class Person:
    count = 0  # 类属性

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Person.count += 1  # 计数器加1

    def say_hello(self):
        print('Hello, my name is', self.name)

p1 = Person('John')
p2 = Person('Mary')

print('Total number of persons:', Person.count)  # 2

上面的例子中，类属性count用于记录创建了多少个实例对象。在每个实例对象的构造函数中，都会将count加1。

二、实例属性

实例属性是指定义在构造函数中，以self为前缀的属性，每个实例对象有它自己的拷贝。实例对象之间的属性是互相独立的。

在构造函数中使用self来定义实例属性：

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 0  # 实例属性，初始值为0

    def say_hello(self):
        print('Hello, my name is', self.name, 'and I am', self.age,
              'years old.')

p1 = Person('John')
p1.age = 20
p1.say_hello()  # Hello, my name is John and I am 20 years old.

上面的例子中，实例属性age被初始化为0，之后又被赋值为20。每个实例对象都有自己的age属性。

三、类的方法

对象可以执行一些特定的操作，这些操作称为方法。实例方法是指定义在类中的方法，它是通过实例对象来调用的。

在类的定义中，使用def关键字来定义实例方法：

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.age = 0

    def say_hello(self):
        print('Hello, my name is', self.name, 'and I am', self.age,
              'years old.')

    def increase_age(self):
        self.age += 1

p1 = Person('John')
p1.increase_age()
p1.say_hello()  # Hello, my name is John and I am 1 years old.

上面的例子中，increase_age()方法用于将实例属性age加1。调用p1.increase_age()后，p1的age变为1，并输出相应的消息。

四、类的继承

继承是指一个类可以派生出另一个类，派生出的类称为子类，被派生的类称为父类。子类可以继承父类的所有属性和方法，并且可以定义自己特有的属性和方法。在Python中，一个子类可以继承多个父类。

使用class关键字来定义子类，并在类名后面使用圆括号来指定父类：

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        pass

class Cat(Animal):  # 继承自Animal类
    def speak(self):
        print('Meow')

class Dog(Animal):  # 继承自Animal类
    def speak(self):
        print('Woof')

c = Cat('Tom')
c.speak()  # Meow

d = Dog('Rover')
d.speak()  # Woof

上面的例子中，Animal是一个基类，Cat和Dog是Animal的派生类。Cat和Dog继承了Animal的构造函数和speak()方法，并分别实现了自己的speak()方法。

五、类的多态

多态是指一个方法可以接受多种不同类型的对象，而且可以按照不同对象的类型来执行相应的操作。在Python中，多态是由于动态类型语言的特性而产生的。Python中的多态性是通过将对象传递给函数来实现的。

以下例子展示了Python中的多态性：

class Shape:
    def draw(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print('Draw a circle')

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        print('Draw a rectangle')

def draw_shape(s: Shape):
    s.draw()

c = Circle()
r = Rectangle()

draw_shape(c)  # Draw a circle
draw_shape(r)  # Draw a rectangle

上面的例子中，Shape是一个基类，Circle和Rectangle是它的两个派生类。draw_shape()函数接受一个Shape类型的参数，并调用它的draw()方法。可以看到，当draw_shape()分别调用Circle和Rectangle对象时，它们分别调用自己的draw()方法，并输出相应的消息。

六、总结

Python类是面向对象编程中非常重要的一个概念，它通过封装、继承和多态等特性，可以帮助开发者更好地管理和组织自己的代码。在Python中，定义类的语法很简单，但类的设计却需要进行深入的思考和分析。