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Python类变量和实例变量(类属性和实例属性)

无论是类属性还是类方法,都无法向普通变量或者函数那样,在类的外部直接使用它们。我们可以将类看做一个独立的空间,则类属性其实就是在类体中定义的变量,类方法是在类体中定义的函数。

前面章节提到过,在类体中,根据变量定义的位置不同,以及定义的方式不同,类属性又可细分为以下 3 种类型:
  1. 类体中、所有函数之外:此范围定义的变量,称为类属性类变量
  2. 类体中,所以函数内部:以“self.变量名”的方式定义的变量,称为实例属性实例变量
  3. 类体中,所有函数内部:以“变量名=变量值”的方式定义的变量,称为局部变量

不仅如此,类方法也可细分为实例方法、静态方法和类方法,后续章节会做详细介绍。

那么,类变量、实例变量以及局部变量之间有哪些不同呢?接下来就围绕此问题做详细地讲解。

类变量(类属性)

类变量指的是在类中,但在各个类方法外定义的变量。举个例子:
class CLanguage :
    # 下面定义了2个类变量
    name = "C语言中文网"
    add = "http://c.biancheng.net"
    # 下面定义了一个say实例方法
    def say(self, content):
        print(content)
上面程序中,name 和 add 就属于类变量。

类变量的特点是,所有类的实例化对象都同时共享类变量,也就是说,类变量在所有实例化对象中是作为公用资源存在的。类方法的调用方式有 2 种,既可以使用类名直接调用,也可以使用类的实例化对象调用。

比如,在 CLanguage 类的外部,添加如下代码:
#使用类名直接调用
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)
#修改类变量的值
CLanguage.name = "Python教程"
CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)
程序运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
Python教程
http://c.biancheng.net/python

可以看到,通过类名不仅可以调用类变量,也可以修改它的值。

当然,也可以使用类对象来调用所属类中的类变量(此方式不推荐使用,原因后续会讲)。例如,在 CLanguage 类的外部,添加如下代码:
clang = CLanguage()
print(clang.name)
print(clang.add)
运行程序,结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net

注意,因为类变量为所有实例化对象共有,通过类名修改类变量的值,会影响所有的实例化对象。例如,在 CLanguage 类体外部,添加如下代码:
print("修改前,各类对象中类变量的值:")
clang1 = CLanguage()
print(clang1.name)
print(clang1.add)
clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)

print("修改后,各类对象中类变量的值:")
CLanguage.name = "Python教程"
CLanguage.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(clang1.name)
print(clang1.add)
print(clang2.name)
print(clang2.add)
程序运行结果为:

修改前,各类对象中类变量的值:
C语言中文网
http://c.biancheng.net
C语言中文网
http://c.biancheng.net
修改后,各类对象中类变量的值:
Python教程
http://c.biancheng.net/python
Python教程
http://c.biancheng.net/python

显然,通过类名修改类变量,会作用到所有的实例化对象(例如这里的 clang1 和 clang2)。

注意,通过类对象是无法修改类变量的。通过类对象对类变量赋值,其本质将不再是修改类变量的值,而是在给该对象定义新的实例变量(在讲实例变量时会进行详细介绍)。

值得一提的是,除了可以通过类名访问类变量之外,还可以动态地为类和对象添加类变量。例如,在 CLanguage 类的基础上,添加以下代码:
clang = CLanguage()
CLanguage.catalog = 13
print(clang.catalog)
运行结果为:

13

实例变量(实例属性)

实例变量指的是在任意类方法内部,以“self.变量名”的方式定义的变量,其特点是只作用于调用方法的对象。另外,实例变量只能通过对象名访问,无法通过类名访问。

举个例子:
class CLanguage :
    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"
        self.add = "http://c.biancheng.net"
    # 下面定义了一个say实例方法
    def say(self):
        self.catalog = 13
此 CLanguage 类中,name、add 以及 catalog 都是实例变量。其中,由于 __init__() 函数在创建类对象时会自动调用,而 say() 方法需要类对象手动调用。因此,CLanguage 类的类对象都会包含 name 和 add 实例变量,而只有调用了 say() 方法的类对象,才包含 catalog 实例变量。

例如,在上面代码的基础上,添加如下语句:
clang = CLanguage()
print(clang.name)
print(clang.add)
#由于 clang 对象未调用 say() 方法,因此其没有 catalog 变量,下面这行代码会报错
#print(clang.catalog)

clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)
#只有调用 say(),才会拥有 catalog 实例变量
clang2.say()
print(clang2.catalog)
运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
C语言中文网
http://c.biancheng.net
13

前面讲过,通过类对象可以访问类变量,但无法修改类变量的值。这是因为,通过类对象修改类变量的值,不是在给“类变量赋值”,而是定义新的实例变量。例如,在 CLanguage 类体外,添加如下程序:
clang = CLanguage()
#clang访问类变量
print(clang.name)
print(clang.add)

clang.name = "Python教程"
clang.add = "http://c.biancheng.net/python"
#clang实例变量的值
print(clang.name)
print(clang.add)
#类变量的值
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)
程序运行结果为:

C语言中文网
http://c.biancheng.net
Python教程
http://c.biancheng.net/python
C语言中文网
http://c.biancheng.net

显然,通过类对象是无法修改类变量的值的,本质其实是给 clang 对象新添加 name 和 add 这 2 个实例变量。

类中,实例变量和类变量可以同名,但这种情况下使用类对象将无法调用类变量,它会首选实例变量,这也是不推荐“类变量使用对象名调用”的原因。

另外,和类变量不同,通过某个对象修改实例变量的值,不会影响类的其它实例化对象,更不会影响同名的类变量。例如:
class CLanguage :
    name = "xxx"  #类变量
    add = "http://"  #类变量
    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"   #实例变量
        self.add = "http://c.biancheng.net"   #实例变量
    # 下面定义了一个say实例方法
    def say(self):
        self.catalog = 13  #实例变量
clang = CLanguage()
#修改 clang 对象的实例变量
clang.name = "python教程"
clang.add = "http://c.biancheng.net/python"
print(clang.name)
print(clang.add)

clang2 = CLanguage()
print(clang2.name)
print(clang2.add)
#输出类变量的值
print(CLanguage.name)
print(CLanguage.add)
程序运行结果为:

python教程
http://c.biancheng.net/python
C语言中文网
http://c.biancheng.net
xxx
http://

不仅如此,Python 只支持为特定的对象添加实例变量。例如,在之前代码的基础上,为 clang 对象添加 money 实例变量,实现代码为:
clang.money = 30
print(clang.money)

局部变量

除了实例变量,类方法中还可以定义局部变量。和前者不同,局部变量直接以“变量名=值”的方式进行定义,例如:
class CLanguage :
    # 下面定义了一个say实例方法
    def count(self,money):
        sale = 0.8*money
        print("优惠后的价格为:",sale)
clang = CLanguage()
clang.count(100)
通常情况下,定义局部变量是为了所在类方法功能的实现。需要注意的一点是,局部变量只能用于所在函数中,函数执行完成后,局部变量也会被销毁。

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