Создание экземпляра класса в Python
Процесс создания экземпляра класса запускается всякий раз, когда происходит вызов объекта класса Python. Процесс создания экземпляра состоит из двух отдельных шагов, которые можно описать следующим образом:
- Создание нового экземпляра целевого класса;
- Инициализация нового экземпляра с соответствующим начальным состоянием.
Для выполнения первого шага в классах Python есть специальный метод .__new__() , который отвечает за создание и возврат нового пустого объекта. Затем другой специальный метод .__init__() , принимает результирующий объект вместе с аргументами конструктора класса.
Метод .__init__() принимает новый объект в качестве первого аргумента self . Затем он устанавливает любой требуемый атрибут экземпляра в допустимое состояние, используя аргументы, переданные ему конструктором класса.
Короче говоря, процесс создания экземпляра Python начинается с запуска создателя экземпляра .__new__() для создания нового пустого объекта. Процесс продолжается инициализатором экземпляра .__init__() , который принимает аргументы конструктора для инициализации вновь созданного объекта.
Чтобы изучить внутреннюю работу процесса создания экземпляров Python, рассмотрите следующий пример класса Point , который (в демонстрационных целях) реализует пользовательскую версию обоих методов, .__new__() и .__init__() :
# point.py class Point: def __new__(cls, *args, **kwargs): print("1. Создается новый экземпляр Point.") return super().__new__(cls) def __init__(self, x, y): print("2. Инициализируется новый экземпляр Point.") self.x = x self.y = y def __repr__(self) -> str: return f"type(self).__name__>(x=self.x>, y=self.y>)"
Описание того, что делает этот код:
- Строка def __new__(cls, *args, **kwargs) определяет метод, который принимает класс в качестве первого аргумента. Обратите внимание, что использование cls в качестве имени этого аргумента является строгим соглашением в Python, точно так же, как использование self для имени текущего экземпляра. Метод также принимает *args и **kwargs , что позволяет передавать неопределенное количество аргументов инициализации базовому экземпляру.
- Строка return super().__new__(cls) создает и возвращает новый экземпляр Point, вызывая метод родительского класса .__new__() с cls в качестве аргумента. Этот экземпляр будет первым аргументом для .__init__() . В этом примере объект является родительским классом, и вызов super() дает доступ к нему.
- Строка def __init__(self, x, y) определяет метод конструктора, который отвечает за этап инициализации. Этот метод принимает первый аргумент с именем self , который содержит ссылку на текущий экземпляр и два дополнительных аргумента, x и y .
- Внутри метода конструктора .__init__() инициализируются начальные значения атрибутов экземпляра Point.x и Point.y соответственно. Для этого он использует входные аргументы x и y .
Сохраним код, представленный выше в файл с именем point.py и запустим интерпретатор Python:
>>> from point import Point >>> point = Point(21, 42) # 1. Создается новый экземпляр Point. # 2. Инициализируется новый экземпляр Point. >>> point # Point(x=21, y=42)
Операции, доступные экземплярам класса.
Единственные операции, понятные объектам-экземплярам класса, являются ссылки на атрибуты класса. Существует два вида допустимых имен атрибутов класса, это атрибуты данных и методы класса.
Атрибуты данных соответствуют «переменным экземпляра» в языке Smalltalk или «членам данных» в языке C++. Атрибуты данных класса в Python можно не объявлять, как например это делается с локальным переменным, они появляться динамически, когда им впервые присваивается значение. При этом, динамически созданные атрибуты хранятся в специальном словаре объекта-экземпляра x.__dict__ . Например, если x это экземпляр MyClass , то следующий фрагмент кода напечатает значение 16 .
Создайте файл test.py с определением класса MyClass и запустите его в интерактивном режиме командой: python3 -i test.py .
# файл `test.py` class MyClass: """Простой пример класса""" i = 12345 def f(self): return 'hello world' # запускаем: $ python3 -i test.py >>> x = MyClass() # обратите внимание, что атрибут # `counter` в классе не определен >>> x.counter = 1 # динамически созданные атрибуты экземпляра класса # хранятся в специальных словарях этих экземпляров >>> x.__dict__ # >>> while x.counter 10: . x.counter = x.counter * 2 . >>> x.counter # 16 # удаляем динамически созданный атрибут >>> del x.counter # смотрим специальный словарь экземпляра >>> x.__dict__ # <> # пытаемся получить значение x.counter # Traceback (most recent call last): # File "", line 1, in # AttributeError: 'MyClass' object has no attribute 'counter'
Другой вид ссылки на атрибут объекта-экземпляра — это метод. Метод — это функция, которая принадлежит объекту класса. В языке Python термин «метод«, для экземпляров классов, не уникален: другие типы объектов также могут иметь свои методы. Например, объекты списка list() имеют методы list.append , list.insert , list.remove , list.sort и т. д. Дальше будем использовать термин «метод» исключительно для обозначения «методов объектов экземпляра класса«, если явно не указано иное.
Допустимые имена методов объекта экземпляра класса зависят от его класса. По определению, все атрибуты класса, являющиеся объектами функций, определяют соответствующие методы его экземпляров. Таким образом, в нашем примере x.f это допустимая ссылка на связанный метод, так как MyClass.f это функция. Тогда как x.i это НЕ метод, а ссылка на атрибут класса MyClass.i . При этом выражение x.f это объект связанного метода, т.е. не то же самое, что MyClass.f . Так как MyClass.f — это объект функции.
Смотрим пример, который это показывает:
>>> MyClass.f # >>> x.f # > >>> MyClass.i # 12345 >>> x.i # 12345
- ОБЗОРНАЯ СТРАНИЦА РАЗДЕЛА
- Пространство имен и область видимости в классах
- Определение классов
- Объект класса и конструктор класса
- Создание экземпляра класса
- Метод экземпляра класса
- Что такое метод класса и зачем нужен
- Что такое статический метод в классах Python и зачем нужен
- Атрибуты класса и переменные экземпляра класса
- Кэширование методов экземпляра декоратором lru_cache
- Закрытые/приватные методы и переменные класса Python
- Наследование классов
- Множественное наследование классов
- Абстрактные классы
- Перегрузка методов в классе Python
- Что такое миксины и как их использовать
- Класс Python как структура данных, подобная языку C
- Создание пользовательских типов данных
- Специальные (магические) методы класса Python
- Базовая настройка классов Python магическими методами
- Настройка доступа к атрибутам класса Python
- Дескриптор класса для чайников
- Протокол дескриптора класса
- Практический пример дескриптора
- Использование метода .__new__() в классах Python
- Специальный атрибут __slots__ класса Python
- Специальный метод __init_subclass__ класса Python
- Определение метаклассов metaclass
- Эмуляция контейнерных типов в классах Python
- Другие специальные методы класса
- Как Python ищет специальные методы в классах
- Шаблон проектирования Фабрика и его реализация
Переменные класса и экземпляра в Python
В этой статье мы расскажем про переменные класса и экземпляра в Python. Мы разберем, чем они отличаются и как с ними работать.
Объектно-ориентированное программирование позволяет использовать переменные на уровне класса или на уровне экземпляра класса. Переменные – это, по сути, символы, заменяющие значение, которое вы используете в программе.
На уровне класса переменные называются переменными класса, на уровне экземпляра – переменными экземпляра.
Когда мы ожидаем, что переменные будут общими для всех экземпляров класса или когда мы хотим инициализировать переменную, мы можем определить эту переменную на уровне класса. Если же мы ожидаем, что переменные будут значительно отличаться в разных экземплярах, мы можем определить их на уровне экземпляра класса.
Одним из принципов разработки программного обеспечения является принцип DRY (Don’t repeat yourself), который означает «Не повторяйся». Этот принцип направлен на ограничение повторов (дублирования) в коде. Объектно-ориентированное программирование придерживается принципа DRY, поскольку он снижает избыточность.
Для начала
У вас должен быть установлен Python 3 и настроена среда программирования на вашем компьютере или сервере, подходящая для вашей операционной системы (Ubuntu, CentOS, Debian и т.д.)
Переменные класса в Python
Переменные класса определяются в конструкторе класса. Поскольку они принадлежат самому классу, переменные класса разделяются всеми экземплярами класса. Поэтому они, как правило, будут иметь одинаковое значение для каждого экземпляра. Исключение — если вы используете переменную класса для инициализации переменной.
Переменные класса определяются вне всех методов. Обычно они размещаются прямо под заголовком класса, перед методом конструктора и другими методами.
Примечание. Чтобы следовать примерам кода в этом руководстве, откройте интерактивную оболочку Python в своей локальной системе, выполнив команду python3 . Затем вы можете копировать, вставлять или редактировать примеры, добавляя код после символов >>> .
Сама по себе переменная класса выглядит следующим образом:
class Shark: animal_type = "fish"
Здесь переменной animal_type присвоено значение «fish» .
Мы можем создать экземпляр класса Shark (назовем его new_shark ) и вывести переменную, используя точечную нотацию:
class Shark: animal_type = "fish" new_shark = Shark() print(new_shark.animal_type)
Запустим нашу программу:
И получим следующий результат:
Программа возвращает значение нашей переменной.
Теперь давайте добавим ещё несколько переменных класса и выведем их:
class Shark: animal_type = "fish" location = "ocean" followers = 5 new_shark = Shark() print(new_shark.animal_type) print(new_shark.location) print(new_shark.followers)
Как и любая другая переменная, переменные класса могут содержать данные любого типа (из доступных в Python). В этой программе есть строки ( animal_type и location ) и целое число ( followers ). Давайте снова запустим программу с помощью команды python shark.py и просмотрим на результат:
# Output fish ocean 5
Экземпляр new_shark имеет доступ ко всем переменным класса и может выводить их при запуске программы.
Переменные класса позволяют нам определять переменные при построении класса. Затем эти переменные и связанные с ними значения становятся доступными для каждого экземпляра класса.
Переменные экземпляра класса в Python
Переменные экземпляра принадлежат экземплярам класса. Это означает, что для каждого объекта или экземпляра класса переменные экземпляра различны.
В отличие от переменных класса, переменные экземпляра определяются внутри методов.
Например, в приведенном ниже коде переменные класса Shark name и age являются переменными экземпляра:
class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age
При создании объекта класса Shark нам нужно определить эти переменные, которые передаются как параметры в методе конструктора или другом методе.
class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5)
Так же, как и в случае с переменными класса, мы можем вывести переменные экземпляра в консоль:
class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5) print(new_shark.name) print(new_shark.age)
Когда мы запустим указанную выше программу, используя python shark.py , мы получим следующий вывод:
# Output Sammy 5
Полученный нами вывод состоит из значений переменных, которые мы инициализировали для экземпляра new_shark .
Давайте создадим еще один объект класса Shark под названием stevie :
class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5) print(new_shark.name) print(new_shark.age) stevie = Shark("Stevie", 8) print(stevie.name) print(stevie.age) # Output: # Sammy # 5 # Stevie # 8
Объект stevie , как и объект new_shark , передает параметры, специфичные для данного конкретного экземпляра класса Shark , чтобы присвоить значения переменным экземпляра.
То есть переменные экземпляра, принадлежащие объектам класса, позволяют каждому объекту или экземпляру иметь разные значения, присвоенные этим переменным.
Работа с переменными класса и экземпляра одновременно
Переменные класса и переменные экземпляра часто используются одновременно. Поэтому давайте рассмотрим такой пример, используя созданный нами класс Shark . Комментарии в программе описывают каждый этап процесса.
class Shark: # Переменные класса animal_type = "fish" location = "ocean" # Метод-конструктор с переменными экземпляра name и age def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age # Метод с переменной экземпляра followers def set_followers(self, followers): print("This user has " + str(followers) + " followers") def main(): # Первый объект. Установка переменных экземпляра метода-конструктора sammy = Shark("Sammy", 5) # Вывод переменной экземпляра name print(sammy.name) # Вывод переменной класса location print(sammy.location) # Второй объект stevie = Shark("Stevie", 8) # Вывод переменной экземпляра name print(stevie.name) # Использование метода set_followers и передача переменной экземпляра followers stevie.set_followers(77) # Вывод переменной класса animal_type print(stevie.animal_type) if __name__ == "__main__": main()
Когда мы запустим программу, используя python shark.py , мы получим следующий результат:
# Output Sammy ocean Stevie This user has 77 followers fish
Здесь мы использовали переменные класса и экземпляра в двух объектах класса Shark : sammy и stevie .
Заключение
В объектно-ориентированном программировании переменные на уровне класса называются переменными класса, а на уровне объекта – переменными экземпляра класса.
Это различие позволяет нам использовать переменные класса для инициализации объектов с определенным значением, присвоенным переменным, а переменные экземпляра — чтобы каждый объект мог иметь свои переменные.
Использование переменных, относящихся к классу или экземпляру, помогает придерживаться принципа DRY. То есть способствует уменьшению повторов в коде.
От редакции Pythonist. Рекомендуем также почитать статью «Чем отличаются методы класса, статические и «простые» методы».
Как обратиться к экземпляру класса python
Ключевое слово self в Python: обращение к атрибутам класса
19 марта 2023
Оценки статьи
Еще никто не оценил статью
В Python ключевое слово self используется в методах класса для обращения к атрибутам и методам этого же класса. Это позволяет определить методы, которые могут работать со свойствами и методами класса, и вызывать их внутри метода, без явного указания объекта, который вызывает метод.
Ключевое слово self
Ключевое слово self является соглашением для обозначения экземпляра класса в методах класса, и используется для передачи ссылки на текущий экземпляр в методы класса. Само слово self может быть заменено на любое другое название, однако соглашение заключается в использовании именно этого слова.
В методах класса self должен быть первым параметром в списке параметров метода. При вызове метода класса, self передается автоматически, и не требуется явного указания этого параметра.
Пример использования self:
class Car: def __init__(self, brand, model): self.brand = brand self.model = model def display_info(self): print(f"Brand: self.brand>, Model: self.model>") car = Car("Toyota", "Corolla") car.display_info() В данном примере, мы создаем класс Car , и определяем метод display_info , который выводит на экран марку и модель автомобиля. В методе display_info , мы используем self.brand и self.model для обращения к атрибутам объекта класса Car .
Использование self в методах класса
Методы класса могут использовать self для обращения к атрибутам и другим методам этого же класса. Это позволяет создавать более сложные методы, которые могут работать со свойствами и методами класса, и вызывать их внутри метода, без явного указания объекта, который вызывает метод.
class Rectangle: def __init__(self, width, height): self.width = width self.height = height def area(self): return self.width * self.height def perimeter(self): return 2 * (self.width + self.height) def display_info(self): print(f"Width: self.width>, Height: self.height>, Area: self.area()>, Perimeter: self.perimeter()>") rect = Rectangle(5, 10) rect.display_info() В данном примере, мы создаем класс Rectangle , и определяем методы area и perimeter , которые вычисляют площадь и периметр прямоугольника. Мы также определяем метод display_info , который выводит на экран ширину, высоту, площадь и периметр прямоугольника, используя ключевое слово self .
Заключение по ключевому слову self
Итак, мы рассмотрели основные принципы работы с self в Python. Напомним, что self — это соглашение об именовании, которое используется для обозначения первого параметра метода класса. Этот параметр представляет собой ссылку на экземпляр класса, с которым работает метод.
Ниже приведены основные выводы, которые можно сделать о работе с self в Python:
- Ключевое слово self используется для ссылки на экземпляр класса внутри методов класса.
- self всегда должен быть первым параметром метода класса.
- Имя self не является зарезервированным словом, но это соглашение об именовании.
- При создании экземпляра класса не нужно передавать self в качестве параметра, Python делает это автоматически.
- self используется для доступа к атрибутам и методам экземпляра класса.
- Методы класса могут вызывать другие методы этого же класса, используя self .
- self может использоваться внутри методов для передачи ссылки на экземпляр класса другим методам или функциям.
Надеемся, что данная статья помогла вам понять, как использовать self в Python. Самостоятельное изучение этого соглашения об именовании позволит вам более глубоко понять принципы работы классов и методов в Python, что в свою очередь поможет вам писать более эффективный и читаемый код.
Меню категорий
-
Загрузка категорий.
Инстанцирование классов и экземпляры — Python: Введение в ООП
Класс, как мы уже увидели, может хранить данные. Но типичный класс присутствует в программе в единственном экземпляре. Поэтому сам по себе класс не очень полезен, ведь хранить определения можно и в модулях. Весь смысл использования классов заключается в их инстанцировании.
Инстанцированием (instantiation) называют процесс (акт) создания на основе класса экземпляра (instance) — такого объекта, который получает доступ ко всему содержимому класса, но при этом обладает и способностью хранить собственные данные. При этом, имея объект, всегда можно узнать, экземпляром какого класса он является.
Давайте объявим класс и создадим пару экземпляров, а заодно и познакомимся с синтаксисом инстанцирования классов:
class Person: pass bob = Person() bob # alice = Person() alice # bob is alice # False bob is Person # False alice is Person # False Что мы можем увидеть в этом примере? Первое, что бросается в глаза, это вызов класса как функции: Person() . Сходство это — не только внешнее. В Python инстанцирование фактически и является вызовом некоторой функции, которая возвращает новый экземпляр класса.
При выводе объекта класса в REPL можно увидеть строку, похожую на вывод информации о классе, только вместо «class» в строчке упоминается «object».
Также стоит обратить внимание на то, что все экземпляры являются отдельными объектами, поэтому оператор is дает False как при соотнесении экземпляров между собой, так и при соотнесении любого экземпляра с объектом класса ( bob , alice и Person — три самостоятельных объекта).
Атрибуты класса и экземпляры
В предыдущем примере класс был пустой. Теперь воспроизведем его, но добавим на этот раз атрибут:
class Person: name = 'Noname' bob, alice = Person(), Person() bob is alice # False bob.name is alice.name # True bob.name is Person.name # True bob.name # 'Noname' Этот пример показывает, что а) и bob , и alice имеют атрибут name , б) значение атрибутов name — общее для всех трех объектов.
Давайте же переименуем Боба:
bob.name = 'Bob' bob.name is Person.name # False Person.name # 'Noname' alice.name # 'Noname' bob.name # 'Bob' Вот вы и увидели то самое «собственное состояние объекта». Person продолжает давать имя всем экземплярам, пока те не изменят значение своего атрибута. В момент присваивания нового значения атрибуту экземпляра, экземпляр получает свой собственный атрибут!
Атрибут __dict__
Стоит прямо сейчас заглянуть «под капот» объектной системы Python, чтобы вы в дальнейшем могли исследовать объекты самостоятельно. Это и интересно, и полезно — как при обучении, так и при отладке объектного кода.
Итак, внутри каждого объекта Python хранит… словарь! Имена атрибутов в пространствах имен выступают ключами этого словаря, а значения являются ссылками на другие объекты. Словарь этот всегда называется __dict__ и тоже является атрибутом. Обращаясь к этому словарю, вы можете получить доступ к значениям атрибутов:
Person.__dict__['name'] # 'Noname' bob.__dict__['name'] # 'Bob' alice.__dict__['name'] # Traceback (most recent call last): # File "", line 1, in # KeyError: 'name' Присмотритесь, и вы увидите: у bob в __dict__ есть его собственное имя, а у alice собственного имени нет. Но при обращении к атрибуту привычным способом «через точку», вы видите имя и у alice ! Как же это работает?
Дело в том, что машинерия объектной системы Python при обращении к атрибуту сначала ищет атрибут в словаре экземпляра. Но если там соответствующего ключа не нашлось, то атрибут ищется уже в классе. Именно так alice получает имя: Python находит его в классе Person .
Надо сказать, что это очень разумный подход! Да, Python мог бы копировать словарь класса при инстанцировании. Но это привело бы к излишнему потреблению памяти. А вот «коллективное использование», напротив, позволяет память экономить!
И, конечно же, словарь __dict__ объекта может быть изменен. Когда мы давали Бобу имя, мы на самом деле сделали что-то такое:
bob.__dict__['name'] = 'Bob' Мы даже можем добавить Бобу фамилию и сделать это через модификацию __dict__ :
bob.__dict__['surname'] = 'Smith' bob.surname # 'Smith' 'surname' in Person.__dict__ # False А ведь у класса не было атрибута surname ! Каждый экземпляр класса тоже является самостоятельным пространством имен, пригодным для расширения в процессе исполнения программы (за счет использования под капотом словарей, как вы теперь знаете!).
Проверка принадлежности экземпляра к классу
Я выше уже упоминал, что объект всегда связан с классом. Эта связь заключается в наличии у экземпляра атрибута __class__ , который является ссылкой на объект класса:
bob.__class__ # bob.__class__ is Person # True Как вы уже могли заметить, в Python многие «внутренние штуки» имеют имена, заключенные в двойные символы подчеркивания. В разговоре питонисты обычно проговаривают подобные имена примерно так: «дАндер-класс», что является калькой с «dunder class», где «dunder», в свою очередь, это сокращение от «double underscore», то есть «двойной символ подчеркивания». Полезно запомнить этот стиль именования!
А еще стоит запомнить, что практически всегда, когда вы хотите использовать что-то, названное в dunder-стиле, «есть способ лучше»! Так с __dict__ напрямую работать не приходится, потому что есть возможность обращаться к атрибутам «через точку». Вот и __class__ в коде встречается редко. А рекомендуемый способ проверки принадлежности к классу выглядит так:
isinstance(bob, Person) # True Открыть доступ
Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно
- 130 курсов, 2000+ часов теории
- 1000 практических заданий в браузере
- 360 000 студентов
Наши выпускники работают в компаниях: