《手把手陪您學Python》41——類方法與實例方法

在上一篇《手把手陪您學Python》40——類的定義、屬性與實例化中，我們學習了面向對象編程的基礎知識，了解了類的屬性以及實例化屬性等，今天我們將會主要介紹類的方法以及實例方法。

1、類的方法：

類的方法其實也可以認為是類具有的某種特徵，與類的屬性不同的是，這種特徵除了可以用變量進行描述以外，還可以做更多的「事情」，而這些事情是通過定義函數的方式來實現的。

也就是說，如果類的屬性是可以通過實例訪問的變量，那麼類的方法就是可以通過實例訪問的函數。

類中的函數就稱為方法，我們之前學習的有關函數的一切都適用於方法。

雖然我們之前也嘗試過對函數和方法的區別進行過描述，但也只是為了讓初學的我們更好地理解和使用函數與方法，其實兩者的界限並不是那麼地清晰，而且從英文上的表示來看，兩者也都是function。所以，後面我們會逐漸淡化這兩者的區別，無論是說函數還是方法，其實指的是一回事。

讓我們通過實例看一看，類的方法是如何通過定義函數的方式來實現的，又可以做哪些事情。

我們選取馬裡奧的三個技能作為馬裡奧類的方法，包括可以跳躍、可以攻擊，還可以吃東西，作為對馬裡奧類的補充。這時，對於馬裡奧類的描述就比較完整了：

In [1]: class Mario:    life = 3    cap = "red"    def jump():           print("Jumping!")    def attack(name):           print("{} attacked an anomy!".format(name))    def eat(name, food):           print("{} ate a {}!".format(name, food))        print("{} became bigger!".format(name))
運行程序我們就完成了馬裡奧類的完整的定義。
由於函數是可以自定義參數的，所以類的方法也同樣可以不需要參數、一個參數或者多個參數。
函數內的語句既是對函數的定義，也是對類方法的定義，也就是這個類可以做的「事情」。
在上面的實例中，每個類方法執行的內容都是列印一段字符串，但是在真正的遊戲中，就不僅僅是這麼簡單的一句指令了，而是一系列更為複雜的程序來實現畫面的變化、背景音樂的配合，甚至還要觸發牆被頂破以及敵人被壓死的效果等等。
如果更進一步地，不是在控制一個動畫效果，而是控制一個真實的機器人馬裡奧，那麼這裡就是控制各類設備和傳感器的指令，進而控制機器人馬裡奧的行為。
所以說，在類的方法中，通過定義函數的方式，可以做很多的事情，遠比類的屬性要複雜和強大得多。
2、類方法的引用
引用類方法和我們之前學過的各種方法的引用方式一樣，只要把對象名稱改為類名稱或者實例名稱就好了，如果方法中需要參數，就在括號中加上參數。
類名稱.類方法(參數1, 參數2, 參數3...)
我們可以引用一下剛剛定義的馬裡奧的三個方法，如果在定義方法的時候要求輸入參數，我們也相應地輸入參數即可。
In [2]: Mario.jump()Out[2]: Jumping!
In [3]: Mario.attack("Mario")Out[3]: Mario attacked an anomy!
In [4]: Mario.eat("Mario", "red mushroom")Out[4]: Mario ate a red mushroom!        Mario became bigger!
如果我們還想給馬裡奧賦予更多的方法，或者希望在現有的方法中擴展新的內容，就像我們之前自定義函數一樣，自行添加相應語句就可以了，這裡就不繼續演示了。
這時，可以回看一下《手把手陪您學Python》39——面向對象中的內容，我們在講解的過程中使用到了很多的括號，當時說大家可以先不用理會其中的內容，等講到後面的時候自然就會了解了。包括括號裡標記的「對象」、「屬性」、「方法」，現在看起來就會對其中的概念非常清晰了。
像洗衣服過程中括號裡的內容，實際上就是我們剛剛講的對洗衣機類和人類的方法的引用。
1、人打開洗衣機門（人.打開洗衣機門）
2、人把衣服放進去（人.把衣服放進去）
3、人關上洗衣機門（人.關上洗衣機門）
4、人啟動電源（人.啟動電源）
5、洗衣機清洗衣服（洗衣機.清洗衣服）
6、洗衣機甩乾衣服（洗衣機.甩乾衣服）
7、洗衣機烘乾衣服（洗衣機.烘乾衣服）
既然已經定義好了類的方法，那麼就像實例可以引用類屬性一樣，實例應該也可以引用同樣的類方法，讓我們看一下是不是這樣：
In [5]: small_mario = Mario()        small_mario.jump()Out[5]:         TypeError                                 Traceback (most recent call last)        <ipython-input-23-11dbe964307a> in <module>              1 small_mario = Mario()                        TypeError: jump() takes 0 positional arguments but 1 was given
In [6]: small_mario.attack("Small mario")Out[6]:         TypeError                                 Traceback (most recent call last)        <ipython-input-24-8478b32ee2d8> in <module>                        TypeError: attack() takes 1 positional argument but 2 were given
In [7]: small_mario.eat("Small mario", "red mushroom")Out[7]:         TypeError                                 Traceback (most recent call last)        <ipython-input-25-4b4a74507a8b> in <module>                        TypeError: eat() takes 2 positional arguments but 3 were given
可以看到，雖然我們將馬裡奧類實例化成了小馬裡奧，但是在引用類方法的時候都出現了錯誤，而且錯誤類型都提示「只有n個位置參數但應該有n+1個位置參數」。
那麼為什麼會報錯，這多出來的1個位置參數又是什麼呢？
這是因為實例引用類方法與實例引用類屬性有一些不同，雖然實例可以直接引用「類屬性」，但是實例是不能夠直接「類方法」的，而只能引用「實例方法」。
3、實例方法
實例方法的定義與類方法有所不同。
類方法的定義與我們自定義函數時參數的設置是一樣的，可以沒有參數，也可以有一個或者多個參數。而在定義實例方法時，每一個方法都默認要有一個「self」參數，而且必須是要作為第一個參數的。這個「self」參數就是報錯提示中多出來的那個參數。
這個self代表的就是實例本身。
也就是說，當我們定義實例方法時，實例本身就是實例方法的一個參數，而且默認是第一個參數。當實例調用這個方法時，會自動將實例傳入這個self參數中。每個實例方法都會自動將實例傳入self參數中，它是一個指向實例本身的引用，讓實例能夠訪問類中的屬性和方法。
self並不是Python的關鍵字，把他換成其他名稱也是可以的，只不過在Python中約定俗成地使用self代表實例本身，所以我們也照常使用就可以了。
讓我們用實例方法的定義方式將上面的類方法進行修改，也就是在每一個方法中都在第一個參數的位置增加self參數，就可以得到下面的實例方法。同時，為了驗證不使用self名稱也不影響調用，在其中一個參數的設置中使用了其他名稱加以驗證，但僅此一次。
In [8]: class Mario:    life = 3    cap = "red"    def jump(self):        print("Mario is jumping!")    def attack(good, name):           print("Mario attacked an anomy!")    def eat(self, name, food):        print("Mario ate a {}!".format(food))        print("{} became bigger!".format(name))
這時再讓實例去引用這些方法，就能得到我們預期的結果了。
In [9]: small_mario = Mario()Out[9]: small_mario.jump()        Mario is jumping!
In [10]: small_mario.attack("Small mario")Out[10]: Mario attacked an anomy!
In [11]: small_mario.eat("Small mario", "red mushroom")Out[11]: Mario ate a red mushroom!         Small mario became bigger!
所以說，一旦一個類被實例化，就可以像使用函數一樣使用這個類，函數的參數就是實例。如果用公式和例子描述的話可能會更清晰一些。
實例.實例方法() == 類.實例方法(實例)
In [12]: print(small_mario.jump() == Mario.jump(small_mario))Out[12]: Mario is jumping!         Mario is jumping!         True
相應地，因為現在定義的是實例方法，如果此時調用類方法的話就會報錯了。
In [13]: Mario.jump()Out[13]:          TypeError                                 Traceback (most recent call last)         <ipython-input-38-d2cb2ba47b0e> in <module>                                   TypeError: jump() missing 1 required positional argument: 'self'
以上就是我們對於類方法以及實例方法的介紹，正是因為有強大的類方法的加持，才讓面向對象編程能夠精準地模擬現實生活中的情況，並變得無比強大。
下一篇，我們將會繼續對類方法的其他內容進行介紹，包括實例屬性、魔法方法等，敬請關注。
感謝閱讀本文！如有任何問題，歡迎留言，一起交流討論^_^
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