Python类的成员介绍

在Python中，类（class）是一种定义对象的模板。对象是由类创建的实例，它们具有属性和方法。属性是对象的变量，而方法是对象的函数。

 定义在类中的变量也称为属性，定义在类中的函数也称为方法。

这些都是Python面向对象程序设计需要熟知的，关于Python面向对象程序设计基本知识可见https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/108354860

Python类的成员概述

Python类（class）由以下主要成员组成：

属性（Attributes）：属性用于存储类和实例的状态。在Python中，有两种类型的属性，分别是类属性和实例属性。

类属性：类属性属于类本身，可以被类及其所有实例共享。类属性定义在类的内部，但位于方法之外。
实例属性：实例属性属于类的各个实例，每个实例拥有独立的实例属性。实例属性通常在__init__方法或其他实例方法中使用self.attribute_name的形式进行定义。
方法（Methods）：方法是类的操作、功能或行为。方法可以分为实例方法、类方法和静态方法。@classmethod和@staticmethod是两个内置装饰器，它们分别用于将函数转换为类方法和静态方法。

Attributes（属性）：这是指类或实例内部定义的变量。它们可以分为类属性和实例属性。
类属性是在类内部定义的，所有实例共享相同的值。例如：
class Person:
    # 类属性
    species = 'human'

    def __init__(self, name):
        # 实例属性
        self.name = name

在Python中，类里的方法可以分为三种类型：实例方法、类方法和静态方法。它们的定义和使用方式如下：
实例方法：实例方法是指在类中定义的普通方法，第一个参数必须是self，用于表示实例本身。调用实例方法时，Python会自动将调用该方法的实例对象作为参数传递。只有实例对象才能调用实例方法。
class MyClass:
    def instance_method(self):
        print("This is an instance method.")

my_instance = MyClass()
my_instance.instance_method()

类方法：类方法是由装饰器@classmethod修饰的方法。第一个参数必须是cls，用于表示类本身。类方法可以被类对象和实例对象调用。调用类方法时，Python会自动将调用该方法的类作为参数传递。
class MyClass:
    @classmethod
    def class_method(cls):
        print("This is a class method.")
        
MyClass.class_method()
my_instance = MyClass()
my_instance.class_method()

静态方法：静态方法是由装饰器@staticmethod修饰的方法。静态方法没有特殊的第一个参数（无需传入self或cls），因此既不依赖于类，也不依赖于实例。静态方法可以被类对象和实例对象调用。
    @staticmethod
    def static_method():
        print("This is a static method.")
        
MyClass.static_method()
my_instance = MyClass()
my_instance.static_method()

这三种方法在使用场景和功能上有所不同，可以根据需要在类中合理地选择使用。

魔法方法（Magic methods）：魔法方法是Python中以双下划线__开头和结尾的特殊方法。这些方法通常不需要显式调用，而是在某些操作发生时自动调用。魔法方法（Magic methods）被称为类的成员，是因为它们实际上就是定义在类中的特殊方法。与普通方法（如实例方法、类方法和静态方法）一样，魔法方法也是类的一部分，并可以用于控制类的行为和操作。如初始化方法（Initialization method）：__init__(self, ...)：是魔法方法（Magic methods）之一，当创建类的实例时自动调用。通常用于初始化实例属性。在创建类的对象时自动调用。它通常用于初始化实例属性和执行类对象创建时的一些操作。

Property（特性）：这是使用 @property 装饰器将类方法转化为特殊类型属性的功能。这允许您使用getter和setter方法来控制对属性的访问和修改——增加逻辑控制和保护，以便在获取或设置属性时执行某些操作。
以下是一个使用 @property 的示例：
class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    @property
    def radius(self):
        print("Getting radius")
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Radius cannot be negative")
        print("Setting radius")
        self._radius = value

    @property
    def area(self):
        return 3.14159 * self._radius ** 2
在这个例子中，radius 是一个属性，它有一个getter方法（使用 @property 装饰的方法）和一个setter方法（使用 @radius.setter 装饰的方法）。通过这种方式，你可以获得或设置 radius 的值，并在这些操作期间执行一些额外的操作。
area 属性仅具有getter方法，没有setter方法。这意味着它是一个只读属性。

在Python中，属性（attributes）和属性（property）是两个有关类的概念，它们之间有一定的区别。

本文主要讲python类属性（类变量）、实例属性（实例变量）；类方法、静态方法、实例方法。

类属性

类属性（类变量）：定义在类中，并且在方法外的变量。属于类本身而不是类的实例。可以使用类名或者实例名来访问。对于所有的实例来说，类属性的值是相同的，且在类的所有实例中是共享的。

下面给出一个例子，这个例子中定义了一个Professor（教授）类，使用类名或者实例名来访问类属性department（系、部门），代码如下：

#类属性示例
class Professor:
    # 类属性
    department = "Computer Science"

    # 实例属性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# 访问类属性
print(Professor.department)  # "Computer Science"

# 创建教授对象
prof = Professor("John Smith", 40)
# 访问类属性
print(prof.department)  # "Computer Science"

运行测试：

在上面的代码中，我们使用类名或者实例名来访问类属性department，两种方式都可以得到相同的结果，即"Computer Science"。

实例属性

实例属性（实例变量）：在类中方法内通过self.变量名定义的变量。实例属性：属于类的实例，只能通过实例名来访问。对于每个实例来说，实例属性的值是不同的，且在不同实例中是不共享的。下面给出一个示例源码：

#实例属性
class Professor:
    # 类属性
    department = "Computer Science"

    # 实例属性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# 创建教授对象
prof1 = Professor("John Smith", 40)
prof2 = Professor("Mary Brown", 35)

# 访问实例属性
print(prof1.name)  # "John Smith"
print(prof2.name)  # "Mary Brown"

运行测试：

在上面的代码中，我们创建了两个不同的教授对象prof1和prof2，分别将它们的name属性设置为John Smith和Mary Brown。通过实例名来访问实例属性。

  

下面介绍类中方法。类中方法可以划分为实例方法（普通方法）、类方法和静态方法。

类方法前用@classmethod修饰

静态方法前用@staticmethod修饰

不加任何修饰的就是实例方法（普通方法）

【@classmethod 和 @staticmethod 都是函数装饰器】

类方法

类方法与类本身相关的方法，使用@classmethod装饰器来定义。类方法的第一个参数通常为cls，表示类本身，可以使用类名或者实例名来调用，类方法可以访问和修改类属性，但不能访问实例属性。下面给出一个示例源码：

#类方法示例
class Professor:
    # 类属性
    department = "Computer Science"

    # 实例属性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


    # 类方法
    @classmethod
    def change_department(cls, new_dept):
        cls.department = new_dept

# 访问类属性
print(Professor.department)  # "Computer Science"
prof1 = Professor("John Smith", 40)
prof2 = Professor("Jane Doe", 35)
#调用类方法来修改类属性
Professor.change_department("Mathematics")

print(prof1.department)  # Mathematics
print(prof2.department)  # Mathematics

运行测试：

在上面的代码中，我们使用类名调用了change_department类方法，将department类属性的值从"Computer Science"修改为"Mathematics"。可以发现，这个修改是在所有的实例中都生效的。

静态方法

静态方法（staticmethod）与类和实例都没有直接的关联，它们只是存在于类的命名空间中。静态方法是使用@staticmethod装饰器来定义的，它没有默认的参数，也不需要使用cls或self参数。静态方法主要用于与类相关的工具函数，它们没有默认的参数，也不需要使用cls或self参数。在使用时，我们可以使用类名或实例名来调用静态方法，而不需要创建实例对象。静态方法可以访问类属性，但不能访问实例属性，因为它们没有cls或self参数。

静态方法可以使用类名或实例名来调用，两者的效果是一样的。在某些情况下，使用实例名调用静态方法可能更加直观和易于理解。下面给出一个示例源码：

#静态方法示例
class Professor:
    # 类属性
    department = "Computer Science"

    # 实例属性
    def __init__(self, name, age, salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary

    @staticmethod
    def calculate_salary(salary):
        # 计算教授的工资
        tax_rate = 0.2  # 税率为20%
        tax = salary * tax_rate
        return salary - tax

# 使用类名调用静态方法
salary = Professor.calculate_salary(100000)
print(f"The actual salary is {salary}.")

# 使用实例名调用静态方法
# 创建一个教授实例
professor = Professor("John Smith", 50, 120000)
salary = professor.calculate_salary(120000)
print(f"The actual salary is {salary}.")

运行测试：

在上面的代码中，使用Professor.calculate_salary(100000)来调用静态方法，计算工资为100000的教授的实际工资。接着，创建了一个教授实例professor，然后使用professor.calculate_salary(120000)来调用静态方法，计算该教授的实际工资。由于静态方法不依赖于类的实例，因此我们可以使用实例名或类名来调用该方法，都是允许的。

实例方法

实例方法与类的实例相关的方法，使用类中的方法来定义，第一个参数通常为self，表示调用该方法的实例。只能使用实例名来调用。下面给出一个示例源码：

#实例方法示例
class Professor:
    # 类属性
    department = "Computer Science"

    # 实例属性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # 实例方法
    def retire(self):
        print(f"{self.name} is retiring.")
        self.age = 65

# 创建教授对象
prof = Professor("John Smith", 40)

# 调用实例方法
prof.retire()  # "John Smith is retiring."
print(prof.age)  # 65

运行测试：

在上面的代码中，我们调用了retire实例方法，将prof对象的age属性从40修改为65。只能使用实例名来调用实例方法。

property

在Python中，property是一种特殊的属性，是一种特殊的装饰器，也是Python中的一个内置函数。

property是一种特殊的属性，指的是对一个对象的属性进行封装和控制，使其能够像访问常规属性一样被访问，但是在实现时增加了一些额外的逻辑，比如访问权限、类型检查、计算等。
property是一种特殊的装饰器，它可以将一个方法转换为属性，从而实现更精细的控制和访问。在使用property时，通常需要结合getter、setter和deleter三个装饰器来完成属性的定义和封装。
property也是Python中的一个内置函数，用于创建一个属性。在定义一个property属性时，我们需要提供访问该属性的getter、setter和deleter方法，并使用@property、@xxx.setter和@xxx.deleter等装饰器将其转换为属性。
因此，property既是一种特殊的属性，又是一种特殊的装饰器，同时也是Python中的一个内置函数，其作用是对一个对象的属性进行封装和控制，可以使代码更加简洁、可读和易于维护，同时提供了精细的属性控制和访问方式。

关于Python中property，可参见 https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/129420059

魔术方法/特殊方法

Python中的特殊方法（Special methods）和魔术方法（Magic methods）是同一个概念，指的是一类以双下划线（__）开头和结尾的特殊方法。关于python魔术方法，可参见https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/116600746