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[Python物件導向]淺談Python類別(Class)

Photo by Bram Naus on Unsplash
在學習程式語言時,或多或少都有聽過物件導向程式設計(Object-oriented programming,簡稱OOP),它是一個具有物件(Object)概念的開發方式,能夠提高軟體的重用性、擴充性及維護性,在開發大型的應用程式時更是被廣為使用,所以在現今多數的程式語言都有此種開發方式,Python當然也不例外。而要使用物件導向程式設計就必須對類別(Class)及物件(Object)等有一些基本的了解,包含了:
  • 類別(Class)
  • 物件(Object)
  • 屬性(Attribute)
  • 建構式(Constructor)
  • 方法(Method)
我們先來看一下今天要來建立的類別:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, color, seat):
        self.color = color  # 顏色屬性
        self.seat = seat  # 座位屬性

    # 方法(Method)
    def drive(self):
        print(f"My car is {self.color} and {self.seat} seats.")

接下來就針對類別(Class)各個部分來進行介紹。

一、類別(Class)

簡單來說,就是物件(Object)的藍圖(blueprint)。就像要生產一部汽車時,都會有設計圖,藉此可以知道此類汽車會有哪些特性及功能,類別(Class)就類似設計圖,會定義未來產生物件(Object)時所擁有的屬性(Attribute)及方法(Method)。而定義類別的語法如下:

class classname:
  statement

首先會有class關鍵字,接著自定類別名稱,最後加上冒號。類別名稱的命名原則習慣上使用Pascal命名法,也就是每個單字字首大寫,不得使用空白或底線分隔單字,如下範例:

#範例一
class Cars:

#範例二
class MyCars:

二、物件(Object)

就是透過類別(Class)實際建立的實體,就像實際生產出來的汽車(例如:Mazda)。類別(Class)與物件(Object)的關係就像汽車設計圖與汽車實體。而建立物件(Object)的語法如下:

object_name = classname()

範例:

mazda = Cars()

範例中的mazda即是Cars類別(Class)的物件(Object)Python也提供了一個函式isinstance()來判斷類別(Class)與物件(Object)的關係,語法如下:

isinstance(object_name, class_name)

範例:

# 汽車類別
class Cars:
    pass

# 摩托車類別
class Motorcycle:
    pass


# 建立Cars類別的物件
mazda = Cars()

print(isinstance(mazda, Cars))  # 執行結果:True
print(isinstance(mazda, Motorcycle))  # 執行結果:False

15行由於mazda並不是Motorcycle的物件(Object),所以執行結果為False

三、屬性(Attribute)

負責存放物件(Object)的資料。設定物件(Object)的屬性值語法如下:

object_name.attribute_name = value

範例:

mazda = Cars()  # 建立Cars類別的物件 
mazda.color = "blue"  #顏色屬性 
mazda.seat = 4  #座位屬性

從範例中可以看到,建立物件(Object)後,才可進行屬性值(Attribute)的設定。但是這種寫法當有很多屬性需進行設定時,會顯得沒有效率,所以會建議使用建構式(Constructor)來進行屬性值(Attribute)的設定,於文章第四節會來跟大家說明。而存取物件的屬性值則透過以下語法:

object_name.attribute_name

範例:

print(mazda.color)  # 執行結果:blue
print(mazda.seat)  # 執行結果:4

四、建構式(Constructor)

於建立物件(Object)的同時,會自動執行的方法(Method)。所以通常我們會在建構式(Constructor)初始化物件(Object)的屬性值(Attribute)。至少要有一個self參數,之後利用逗號區隔其他屬性,語法如下:

# 建構式
def __init__(self, color, seat):
  self.color = color  # 顏色屬性
  self.seat = seat  # 座位屬性 
而這個self是什麼意思呢?它代表了實體物件的參考,也就是目前的物件(Object)。這個self就是告訴類別(Class)目前是在設定哪一個物件的屬性(Attribute)。所以範例中的意思就是此物件的color屬性等於傳入的color屬性值,此物件的seat屬性等於傳入的seat屬性值,而傳入屬性值的方式就是在建立物件的時候,如下範例:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, color, seat):
        self.color = color  # 顏色屬性
        self.seat = seat  # 座位屬性


mazda = Cars("blue", 4)

範例中於建立mazda物件(Object)的同時,生成其屬性並且初始化屬性值(color和seat)。你一定會想說奇怪,建構式(Constructor)的參數有三個,為什麼我們只有傳入兩個?因為第一個self參數,Python編譯器會幫我們把目前物件的參考(mazda)傳給建構式(Constructor),所以我們就不需要多此一舉傳入物件。

五、方法(Method)

可以想像是物件(Object)的行為。定義方法(Method)和函式(Function)的語法很像,都是def關鍵字開頭,接著自訂名稱,但是方法(Method)和建構式(Constructor)一樣至少要有一個self參數,語法如下:

def method_name(self):
  statement

範例:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, color, seat):
        self.color = color  # 顏色屬性
        self.seat = seat  # 座位屬性

    # 方法(Method)
    def drive(self):
        print(f"My car is {self.color} and has {self.seat} seats.")


mazda = Cars("blue", 4)
mazda.drive()  #執行結果:My car is blue and has 4 seats.

方法(Method)的self參數同樣是代表目前的物件(mazda),在呼叫時Python編譯器會自動幫我們傳入。方法(Method)中透過self.color及self.seat的方式來存取目前物件(mazda)的color和seat屬性值,並且印出結果。

六、小結

以上就是Python類別(Class)的基本觀念介紹,希望透過此文章,可以大致瞭解整個Python類別(Class)的架構,並且有能力建立屬於自己的類別(Class)。當然其中的屬性(Attribute)又可分為:
  • 實體屬性(Instance Attribute)
  • 類別屬性(Class Attribute)
而方法(Method)也可分為:
  • 實體方法(Instance Method)
  • 類別方法(Class Method)
  • 靜態方法(Static Method)
未來將會各別撰寫相關文章來詳細介紹。在練習的過程中若有碰到任何問題或說明不清楚的地方,歡迎留言與我分享!

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留言

  1. 我看完這篇終於理解,簡單明瞭,越來越喜歡您的文章,加油~~

    回覆刪除
  2. 請問一下
    第五節第二個範例裡
    print(f"My car is {self.color} and has {self.seat} seats.")
    那個f的意思是...?

    最後感謝老師的文章 非常好理解!!

    回覆刪除
    回覆
    1. Python的format-string(字串格式化)用法,可以參考我寫的「Python字串介紹」文章第二節的字串格式化。 文章連結有附在本文的「你可能有興趣的文章」中。

      感謝您的支持 :)

      刪除
  3. 請問在建構式中, _init_是什麼意思? 可以用 Cars取代嗎?
    def _init_(self, color, seat):

    回覆刪除
    回覆
    1. Ray您好:
      不能像其它的程式語言一樣使用和類別同名的方式來定義Python建構式,也就是不能使用Cars取代,__init__就是Python程式語言中,建構式的定義方式,用來初始化物件的狀態。希望以上有解答您的疑問 :)

      刪除

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