类和对象的基本概念
什么是类
在编程时，往往需要通过程序修改变量。但有时候多个变量间可能有很强的关联，是一个整体。此时，可以使用结构体描述这一个整体。然而，结构体只能包含数据成员，却不包含对这些数据操作所需要的函数。
如果把需要描述并操作的某些变量和函数看成一个整体，这个整体就称为类(type)。类定义了该集合中每个对象所共有的属性和支持的操作。例如，对于每一种数据结构如链表、栈、二叉树等，每个集合可能都具有一些相同的属性例如后向指针、栈顶位置、树结点值，但还有一些操作如增(add)、删(remove)、改(update)、查(find)，不同的数据结构执行的操作也不一样。这种将一系列属性与方法作为一个整体封装成一个类的编程思路，称为 面向对象编程 (object-oriented programming)。面向对象编程是一种编程思路而不是具体的编程语言，使用 C 语言照样可以编写具有面向对象编程思想的代码，只是实现起来比较麻烦。
Python 是一种原生支持 面向对象编程 的编程语言，可以轻松实现面向对象编程的大多数要求。Python 提供了许多内置的类，例如列表就是其中之一。list 类的属性有各个元素（暂且可以这么认为），方法有修改，排序数据等。除此之外还可以实现自己的类，例如向量类，这个类的属性有方向和大小，它的方法有获取模长、标量放缩等。
在 Python 中，实现一个最简单的类是这样的：
...
类的定义以关键字 class 开头，之后跟着一个类名，并且以冒号和缩进确定类的主体。
类名是一个标识符，必须符合 Python 标识符的命名规则。一般建议类的命名应该遵循大驼峰式标记，即类的任意一个英文单词都应该以大写字母开头。
紧跟类的定义后是类的内容，并且需要缩进。由于第一个类目前并没有实际完成一些事情，因此使用了 pass 关键字表示类的主体暂时忽略。
可以使用内置函数 type() 来查看刚刚定义的类的类型：
结果为：
结果表明，SomeType 的类型是“类”
什么是实例
有了类以后，还需要一个具体的实例(instance)来完成具体的行为。对于内置的 list 类，需要有一个存储了具体数据的列表来完成对列表的操作。同样，对于上述的自定义类向量，也需要一个具体的向量实例来完成取模、计算等操作。
对于以上定义的类，获得一个类的实例的方法如下：
通过输入类名并紧跟一对小括号，便可以获得一个类的对象。这种由类创建出的具体对象称为实例(instance)。类是抽象的概念，而实例是具体的概念。
例如，假设有一个类 Fruit(水果)，显然它有一些属性例如 taste(味道)、color(颜色) 等，但只有获得了一个实例 apple(苹果) 后，这些属性才能具体描述。
回到上述语句，获得一个实例有点像调用一个函数，当然这实际上是根据类名生成了一个类的实例。并且由于这个类缺乏具体描述，因此小括号中暂时不需要传入参数。
可以将实例赋值给一个变量，并且每次使用括号，都会为该类生成一个新的实例。例如，以下代码生成了两个类，并使用 type() 函数查看它们的类型：
结果为：
观察上述结果，打印实例变量时，它输出了一个地址，这表明每一个实例之间都是独一无二的。另外，结果显示实例 another_instance 的类型是“当前文件的 SomeType 类”。
什么是属性
以上创建的类和实例看起来没有任何作用，它不包含任何数据，也不做任何事情。对于一个已经创建的类，最首要的就是明确类的属性(attribute)。
前文说过，属性用来描述一个类有哪些特性。对于一个类，它的每个实例属性具体的值可能不太一样，但是它们都存在这个属性。
假设将平面上的一个点看出一个类，那么可以这样定义它：
这个类 Point 需要描述它的坐标，可以通过点记法给一个实例赋予任意的属性。例如，可以这样描述它的属性：
以上描述为实例添加属性的语法为：
这种语法称为点记法，它的赋值过程和变量的赋值是一样的，值可以是任意的，甚至是一个函数或者另一个类。
通过在实例后面加上一个点，就可以表示它的属性，这种方式就和结构体访问字段是一样的。运行以上代码，即可打印属性值：
这几行代码表明，one_point 实例被添加了两个属性，一个是代表横坐标的 x ，一个是代表纵坐标的 y 。并且它们的属性都被赋予了一个具体的整数值。
什么是方法
之前说过，类是属性和操作的集合。获得一个带属性的类以后，这个类还需要完成一些事情，来改变这些属性。改变属性的行为称为方法(method)。
例如，对于内置类 list ，它有一些方法，比如增加数据(append 、insert 、extend )、移除数据(remove)等，每个具体的方法实现的效果都不一样。对于自定义的向量类，可以使用方法对它做一些放缩、运算、取模等操作。对于抽象一些的类 Fruit(水果) 来说，它也可以定义一些方法，例如 cut(把一个具体的水果切成小块) 、flavor(给水果加上调料改变味道) 等。
从之前实现的 Point 类开始，可以给它添加一个叫做 move_to_origin 的方法，该方法用来将这个点移动到原点。包含该方法后，完整的类的定义为：
Python 中类的方法和定义一个函数类似，都以关键字 def 开头，然后是一个函数/方法名和一对小括号，括号内包含一些参数，以冒号引出函数/方法的主体。一般推荐方法名遵循蛇形命名规则，即名称中的单词字母全部小写并以下划线连接。
注意方法和函数有一点不一样，所有针对实例的方法都必须包含一个参数，这个参数通常被称为 self ，它必须是第一个位置参数，不过它的名称不一定要是 self ，也可以改成 this 或者 Hello 。一般情况下，定义方法的语法为：
...
一个方法中的 self 参数，是对调用这个方法对象的一个引用。
不过无需手动传入这个 self 参数，调用一个实例方法的方式是实例名后面跟上一个点，再跟上一个方法名，后面像调用函数一样加上一个括号，即：
Python 会自动将一个具体的实例作为第一个参数传给 self 。此时，self.x 实际上就是 instance.x ，替换为实际参数后可以看出形式参数 self 用来代表某个具体的实例，而执行方法时将某个具体的实例对象传给这个形式参数。
例如，以下尝试调用该方法：
结果为：
可以看出执行了 .move_to_origin() 方法后，该点确实被移到了原点。如果在定义方法时忘记了 self 参数，那么通过实例调用方法时，会产生 TypeError ，错误信息是某方法需要 0 个参数，却传入了 1 个，这就是因为调用方法时需要参数 self 来代表一个具体的实例，才能通过参数去获取、更改它的属性。
实际上也可以在类中调用这个函数，并且将类的一个实例作为实际参数传给方法：
两者是完全一样的。许多面向对象编程的语言都使用关键字 this 表示对实例的一个引用，而 Python 使用这种参数的形式来获取实例，加强了类与实例间的联系。
以下定义了一个更复杂的方法 scale ，用来在坐标轴上按相对位置缩放一个点：
通过这个方法，可以看出方法和函数一样，都可以有多个参数，都可以有返回值，甚至可以拥有类型标注。通过实例调用一个方法就类似于直接执行一个函数，只不过第一个位置参数是自动传入的。
类的初始化
在上一节中，定义了一个类 Point ，并使用 .x 和 .y 属性来描述它的坐标，.move_to_origin() 和 .scale() 方法来多点执行一些操作。然而，在每次实例化一个类后，都需要给它的 .x 和 .y 属性赋一个具体值，否则会访问不到它们的属性，产生 AttributeError 。
最好能在实例化类时，就能给实例的属性赋予一个具体值，这样即使后续忘记赋值，也不影响程序的执行。然而，为了给实例添加上属性，只能通过 self. 的格式从形式参数中获取类的实例，然而只有在有实例时，该方法才能调用，也就是说还是只能在生成实例后手动为每一个实例添加属性。
事实上，类有一个特殊的方法 .__init__() ，它是一个初始化方法，用来初始化类的属性。类还有很多类似的特殊方法(special method, or magic method)，它们都以双下划线开头，双下划线结尾，有时也被称为双下方法(dunder method)。所有的特殊方法在以后会逐一介绍。
在创建自己的方法时，尽量不要以双下划线开头结尾，否则一旦创建了一些特殊的方法，可能会在不必要的时刻被调用，从而招致莫名其妙的错误。
.__init__()方法类似别的面向对象编程语言的构造方法，不过 Python 的构造方法另有它用，.__init__()的实际效果等效于构造方法。
一旦类拥有了这样一个初始化方法，在实例化该类时，使用类名加上一对圆括号，实际上就是在调用这个方法。假设下面有一个类 Vector ：
在初始化时，调用 Vector() 实际上就是在调用它的初始化方法。由于 .__init__() 方法有两个参数，因此实例化时，也需要传入两个参数：
这样，在初始化时，就向实例传入了两个参数，这样确保了只要成功生成了一个实例，它就自动执行一些代码，生成了一些属性，无需后续再手动添加属性，减少了代码量和出错率。
试着调用一下实例的属性：
可以看出在初始化时，它成功地创建了一些属性。
当然，初始化方法也不一定要添加参数，它也可以仅包含 self 参数，但这样就不能在创建时通过传参为每个实例添加不同的属性了。仅包含 self 参数的 .__init__() 构造方法，又称为类的默认构造方法。在有些时候只需要确定的实例属性，当然可以这么做。
本节介绍了面向对象编程的基础和使用 Python 编写面向对象程序的基本语法。面向对象编程是一种非常实用，也应用非常广泛的编程思想，许多编程语言都提供了面向对象编程的语法支持。本节对面向对象编程的思想介绍并不深刻，有兴趣的读者可以自行去 stackoverflow 、知乎等网站搜索，许多人都对其有自己独到的理解。
参考资料/延伸阅读
https://docs.python.org/3/tutorial/classes.html
Python3 官方文档对 Python 面向对象编程的简介，目前仍是 Python 面向对象编程入门的最好教程。
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