练习 40. 模块、类和对象
Python 是一门“面向对象的编程语言”（Object Oriented Programming）。这是指 Python 中有一个叫做 类（class）的结构，能够让你用一种特定的方式结构化你的软件。通过使用类，你可以让你的程序保持连贯性，使用起来更清晰。至少理论上是这样。
我现在要教你一些面向对象编程的初级知识——类和对象，就用你已经学过的列表和模块来解释。我知道面向对象编程（OOP）这个说法听起来有点抽象，但是你必须试着去理解它，老老实实敲代码，我会在下一个练习中深入讲解。
让我们开始吧。
模块就像字典
你知道一个字典是如何被创建、使用以及将一个东西映射到另一个东西上。也就是说，如果你有一个字典的键是“apple”，你可以这样做来获取它：
ex40a.py
1 mystuff = {'apple': "I AM APPLES!"}
2 print(mystuff['apple'])
记住这种 "get X from Y" 的方式。现在想想模块。你已经用过一些了，应该知道它们是：
- 一个包含函数和变量的 Python 文件 ..
- 你导入这个文件。
- 你用
.运算符来获取这个模块中的函数或变量。
假设我有一个名为 mystuff.py 的模块，我在其中放了一个叫做 apple 的函数。以下是 mystuff.py 这个模块的内容：
mystuff.py
1 def apple():
2 print("I AM APPLES!")
ai酱注：新建一个 mystuff.py 文件来输入。
一旦有了这些代码，我就可以通过导入来使用这个模块，然后获取其中的 apple 函数：
ex40b.py
1 import mystuff
2 mystuff.apple()
ai酱注：新建一个 ex40b.py 文件来输入。
我还可以创建一个名为 tangerine 的变量:
mystuff.py
1 def apple():
2 print("I AM APPLES!")
3
4 # this is just a variable
5 tangerine = "Living reflection of a dream"
ai酱注：继续在 mystuff.py 文件中输入第 4-5 行。
我可以用同样的方式来访问这个变量：
ex40b.py
1 import mystuff
2
3 mystuff.apple()
4 print(mystuff.tangerine)
ai酱注：继续在 ex40b.py 文件中输入第 4 行。
说回字典，你应该已经意识到了上述模块的使用与字典非常类似，但是语法有些不一样，让我们对比一下：
1 mystuff['apple'] # get apple from dict
2 mystuff.apple() # get apple from the module
3 mystuff.tangerine # same thing, it's just a variable
这表明 Python 中有一个非常通用的模式：
- 用一个键=值（key=value）形式的容器。
- 通过键的名称来从中获取内容。
在字典中，键是一个字符串，语法是：[key]。而在模块中，键是一个识别符，语法是 .key，除此之外它们几乎是同一种东西。
40.1.1 类就像模块
你可以把模块想象成一个可以储存 Python 代码并且可以用 . 运算符获取它的特定字典。Python 还有一种类似功能的结构叫做类（class）。类是一种整合一组函数和数据的方式，它将函数和数据放在一个容器内以便你能通过 . 运算符进行访问。
如果我要创建一个类似 mystuff 模块的类，我会这么做：
ex40c.py
1 class MyStuff(object):
2
3 def __init__ (self):
4 self.tangerine = "And now a thousand years between"
5
6 def apple(self):
7 print("I AM CLASSY APPLES!")
ai酱注：新建一个 ex40c.py 文件来输入。
和模块比起来这看起来有些复杂，而且不同点很多，但是你应该能够看出来它就像一个小型的 MyStuff 模块，包含了一个 apple() 函数。可能让你困惑的是这个 __init__() 函数以及设置实例变量使用的 self.tangerine 。
使用类而不用模块的原因有：你可以用这个 MyStuff 类复制很多个，如果你想的话，一次几百万个都行，并且它们之间不会相互干涉。但是当你导入一个模块，对整个程序来说只有一个，除非你用一些黑客技术。
不过在你理解这些之前，你需要先知道什么是“对象”，以及如何和 MyStuff 类一起使用，就像你使用 mystuff.py 模块一样。
40.1.2 对象就像导入（import）
如果说类是一个小型模块，那么应该要有一个概念和 import 类似。这个概念就叫做“实例化”（instantiate），你可以理解为它是“创造”（create）一词的华而不实、令人讨厌、自以为是的说法。当你实例化一个类，你得到的东西就叫做对象。
你通过像函数一样调用这个类来实例化（创造）一个对象，就像这样：
ex40c.py
1 thing = MyStuff()
2 thing.apple()
3 print(thing.tangerine)
ai酱注：继续在 ex40c.py 文件中输入。
第一行就是实例化操作，它很像调用一个函数。不过，Python 在屏幕后面为你协调了一系列事件，我会为你过一下这些步骤：
- Python 找了一下
MyStuff()然后发现它是你定义的一个类。- Python 创建了一个空对象，以及你在类中用
def指定的所有函数。- 然后 Python 会看你会不会用一个神奇的
__init__函数，来初始化你新创建的空对象。- 在
MyStuff类的__init__函数中，还有一个变量self，这是 Python 为我创建的空对象，我可以在里面设置变量，就像在模块、字典或其他对象里一样。- 在这个例子中，我设置了一个
self.tangerine变量，并给它 赋了一句歌词，然后我就完成了对这个对象的初始化。- 现在 Python 可以把这个新打造的对象赋给
thing变量来供我使用。
这就是当你像调用函数一样调用一个类的时候，Python 所做的类似于“小型导入”的基本过程。记住，这里不是把这个类给你，而是以这个类为蓝本，创建一个同类型的副本。
你要记住，我告诉你的是一些不太准确的概念，主要是希望能基于已经学过的模块来以帮助你理解类。但事实上，类和对象会在这一点上与模块产生偏离。如果我更坦诚一点，我应该这样说：
• 类就像创建新的小型模块的蓝本或定义。
• 实例化是你如何创建这些小型模块并同时导入它们。“实例化”的意思就是从类那里创建一个对象。
• 你所创建的小型模块的结果被称作对象，然后你把它赋给一个变量来使用。
至此，对象和模块开始变得截然不同，以上只能是帮助你理解类和对象的一个桥梁。
40.1.3 获取数据
我现在有三种从获取数据的方式：
1 # dict style
2 mystuff['apples']
3
4 # module style
5 mystuff.apples()
6 print(mystuff.tangerine)
7
8 # class style
9 thing = MyStuff()
10 thing.apples()
11 print(thing.tangerine)
40.1.4 第一个类的例子
你应该已经注意到了这三种键值对（键=值）容器的相似之处，并且可能还有一大堆问题要问。先别着急问，因为下个练习会向你硬性灌输一些“面向对象的术语”。在这个练习中，我只希望你敲敲代码，让程序正常运行，这样你能在继续学习之前获得一些切身体验。
ex40.py
1 class Song(object):
2
3 def __init__(self, lyrics):
4 self.lyrics = lyrics
5
6 def sing_me_a_song(self):
7 for line in self.lyrics:
8 print(line)
9
10 happy_bday = Song(["Happy birthday to you",
11 "I don't want to get sued",
12 "So I'll stop right there"])
13
14 bulls_on_parade = Song(["They rally around tha family",
15 "With pockets full of shells"])
16
17 happy_bday.sing_me_a_song()
18
19 bulls_on_parade.sing_me_a_song()
你会看到
练习 40 会话
$ python3.6 ex40.py
Happy birthday to you
I don't want to get sued
So I'll stop right there
They rally around tha family
With pockets full of shells
附加练习
- 用这个方法再写一些歌，确保你明白你正在用字符列表来传歌词。
- 把歌词放在一个单独的变量里，然后把这个变量放在类里面来使用。
- 如果你能搞定这些，可以用它来做更多的事情。要是你现在没什么想法也别担心，就试试看会发生什么。然后把它们掰开、揉碎、反复研究。
- 在网上搜搜“面向对象的编程”，然后填满你的大脑。别担心你看不懂，因为几乎一半的东西我也看不懂。
常见问题
为什么我在类下面用 __init__ 函数或者其他函数的时候要用 self ？ 如果你不用 self，那么像 cheese = 'Frank' 这样的代码就会很含糊，计算机不知道你是指实例的 cheese 属性还是 一个叫做 cheese 的局部变量。而用 self.cheese = 'Frank' 的话就会很清晰，你是指实例的属性 self.cheese 。
