Python `class` 的全面解析

更新：<time datetime="2023-05-30 15:03">2023-05-30 15:03</time>

一、`class` 是什么？

在介绍 __class__ 之前，先需要明确 Python 中一些概念。Python 是面向对象的编程语言，所有的数据类型都是对象。一个对象有它自己的属性，也有自己的方法，而且可以被其他对象所调用。在 Python 中，每个对象都属于一个类。一个类是一个抽象的概念，它定义了一组共性的属性和行为，而对象则是该类的实例。 __class__ 是 Python 中的一个类属性。每个对象都有一个 __class__ 属性，它指向该对象所属的类。例如：

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
p = Person('Alice', 25)
print(p.__class__)

上面的例子中，创建了一个名为 Person 的类，然后创建了一个名为 p 的对象并将其赋值给变量 p。最后使用 print 函数输出了 p 的 __class__ 属性，它指向 Person 类。

二、`class` 的作用

__class__ 属性主要用于以下两个方面：

1. 获取对象所属的类

通过访问对象的 __class__ 属性，我们可以获取该对象所属的类。这对于我们了解对象的类型、属性和行为非常有帮助。可以使用 isinstance() 函数来判断一个对象是否为某个类的实例。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print('wang wang')
d = Dog('旺财')
print(isinstance(d, Animal))

在上面的代码中，创建了一个名为 Animal 的类，然后创建了一个名为 Dog 的类，并让它继承自 Animal 类。最后创建了一个名为 d 的 Dog 对象。通过使用 isinstance() 函数，我们可以判断 d 是否为 Animal 类的实例。

2. 动态创建类

通过访问类的 __class__ 属性，我们还可以动态地创建类和对象。在 Python 中万事万物皆为对象，甚至是类也是对象。因此，我们可以通过修改一个现有的类的 __class__ 属性来修改该类的行为，甚至可以创建一个全新的类。示例代码如下：

class A:
    pass
class B:
    pass
a = A()
a.__class__ = B
print(isinstance(a, B))

在上面的代码中，首先定义了两个类 A 和 B，然后创建了一个名为 a 的 A 类对象。接着将 a 的 __class__ 属性修改为 B，这样就将 a 的类型从 A 类转换成了 B 类。最后使用 isinstance() 函数来检查 a 是否为 B 类的实例。

三、`class` 的应用场景

__class__ 属性是 Python 中非常重要的属性之一，它在很多场景下都有着重要的应用。

1. 动态修改属性和方法

可以使用 __class__ 属性动态地修改对象所属类的属性和方法。这对于测试和调试非常有用。例如：

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def bark(self):
        print('汪汪！')
dog = Dog('小白')
dog.bark()
class Cat:
    def mew(self):
        print('喵喵！')
dog.__class__ = Cat
dog.mew()

在上面的代码中，首先定义了一个名为 Dog 的类，创建了一个名为 dog 的 Dog 类对象，并使用该对象的 bark() 方法来输出一段文字。接着将 dog 的 __class__ 属性修改为 Cat，这样就将 dog 的类型从 Dog 类转换成了 Cat 类。最后使用 dog 的 mew() 方法来输出另一段文字。

2. 实现类似于接口继承

在 Python 中，没有像 Java 或 C++ 那样的接口，但是可以通过 __class__ 属性来实现接口继承的功能。例如：

class A:
    def test(self):
        pass
class B:
    def test(self):
        pass
class C(A):
    pass
class D(B):
    pass
c = C()
c.__class__ = B
c.test()
d = D()
d.__class__ = A
d.test()

在上面的代码中，首先定义了两个名为 A 和 B 的类，它们都有一个名为 test() 的方法。接着定义了两个名为 C 和 D 的类，它们分别继承自 A 和 B 类。然后创建了一个名为 c 的 C 类对象，并将其 __class__ 属性修改为 B。这样就让 c 成为了 B 类的实例，并调用了它的 test() 方法。接着创建了一个名为 d 的 D 类对象，并将其 __class__ 属性修改为 A，这样就让 d 成为了 A 类的实例，并调用了它的 test() 方法。

3. 实现动态继承

通过改变 __class__ 属性，可以实现动态继承。例如：

class Animal:
    def run(self):
        print('动物会跑！')
class Cat:
    def meow(self):
        print('猫会喵喵叫！')
def create_animal(animal_type):
    class Dog(Animal):
        pass
    if animal_type == '狗':
        return Dog()
    elif animal_type == '猫':
        return Cat()
dog = create_animal('狗')
dog.run()
cat = create_animal('猫')
cat.meow()

在上面的代码中，首先定义了一个名为 Animal 的类，它有一个名为 run() 的方法。接着定义了一个名为 Cat 的类，它有一个名为 meow() 的方法。然后定义了一个 create_animal() 函数，它通过接受一个 animal_type 参数来动态创建一个 Dog 或 Cat 类的对象。如果 animal_type 为 '狗'，则 create_animal() 返回一个 Dog 类的实例；如果 animal_type 为 '猫'，则返回一个 Cat 类的实例。最后调用了 Dog 类的 run() 方法和 Cat 类的 meow() 方法。

四、总结

__class__ 属性是 Python 中非常重要的一个属性，它允许我们动态地修改对象的类型，或者动态地创建类和对象。__class__ 属性还可以用于实现接口继承和动态继承等特殊功能。同时，__class__ 属性也是我们了解 Python 类和对象的重要途径之一。

Python __class__ 的全面解析