Python 类属性与实例属性，类对象与实例对象用法分析

在Python中，类和实例都有属性这个概念，属性可以是类属性或实例属性。类属性属于类对象，实例属性属于实例对象。在使用类和实例时，对属性的理解和应用是很重要的。本文将详细讲解Python类属性与实例属性、类对象与实例对象的用法及应用。

定义类

我们首先要学习的是如何定义类。在Python中，使用class关键字定义一个类。类名通常采用Pascal命名法（单词首字母大写），而且通常没有括号。接下来我们来定义一个最基本的类Person，类中只有一个属性name。

class Person:
    name = "Default Name"

类属性和实例属性

在上面的定义中，我们定义了一个类属性name，它属于整个类，如果不对它进行修改，所有实例的name都是"Default Name"。

接下来，让我们创建一个实例对象。

p = Person()

我们可以通过.来访问对象的属性和方法，这里我们可以通过p.name来访问类属性name。

print(p.name)  # 输出 "Default Name"

如果我们想改变实例的name属性，我们可以通过=赋值来实现。

p.name = "Tom"
print(p.name)  # 输出 "Tom"

现在实例对象p的name属性已经变为了"Tom"，但是类属性name的值并没有变化，其值仍为"Default Name"。

print(Person.name)  # 输出 "Default Name"

在Python中，实例属性优先于类属性，这就是为什么实例对象p的name属性已经被改变，但类属性name并没有改变。

当我们访问实例属性时，Python会现在实例对象p中查找是否存在该属性，如果没有找到，则在类属性中查找，如果还是没有找到，则会抛出AttributeError异常。

p.age  # 抛出 AttributeError

类对象和实例对象

在Python中，类也是一个对象，它是type类的实例对象。而我们通过class关键字定义的类就是类对象。我们可以在类对象中定义类属性和方法。

class Person:
    name = "Default Name"

    @staticmethod
    def say_hello():
        print("Hello!")

我们可以通过.来访问类对象的属性和方法，这里我们可以通过Person.name来访问类属性name，通过Person.say_hello()来访问静态方法。

print(Person.name)  # 输出 "Default Name"
Person.say_hello()  # 输出 "Hello!"

我们也可以通过类对象来创建实例对象。

p1 = Person()
p2 = Person()

p1和p2都是Person类的实例对象，它们可以访问类属性和方法，也可以定义自己的实例属性。

print(p1.name)  # 输出 "Default Name"
p1.name = "Tom"
print(p1.name)  # 输出 "Tom"
print(p2.name)  # 输出 "Default Name"

p1.say_hello()  # 输出 "Hello!"
p1.age = 20
p2.age = 30

print(p1.age, p2.age)  # 输出 20 30

示例1: 计数器

下面我们来看一个示例，学习如何使用类和实例属性来实现计数器。

class Counter:
    count = 0

    def __init__(self):
        self.__class__.count += 1

c1 = Counter()
c2 = Counter()
c3 = Counter()

print(c1.count)  # 输出 3

这里我们定义一个类Counter，类属性count初始化为0。每当创建一个实例对象时，我们就将类属性count加1。然后我们分别创建了3个Counter类的实例对象，然后通过c1.count来访问类属性count，输出的值为3，表示我们创建了3个实例对象。

示例2: 标准差

下面我们来看一个更加复杂的示例，学习如何使用类和实例属性来计算一组数的标准差。

class StandardDeviation:
    total = 0
    squares = 0
    count = 0

    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.__class__.total += value
        self.__class__.squares += value ** 2
        self.__class__.count += 1

    def variance(self):
        if self.__class__.count == 0:
            return 0
        return (self.__class__.squares / self.__class__.count) - \
            (self.__class__.total / self.__class__.count) ** 2

    def std_dev(self):
        return self.variance() ** 0.5

sd = StandardDeviation(1)
sd = StandardDeviation(2)
sd = StandardDeviation(3)
sd = StandardDeviation(4)
sd = StandardDeviation(5)

print(sd.std_dev())  # 输出 1.4142135623730951

这里我们定义了一个类StandardDeviation，类属性total、squares、count分别用来记录总数、平方和、元素个数。在__init__方法中，我们将实例属性value加入到total和squares中，同时将count加1。在variance方法中，我们计算每个元素的方差，std_dev方法则是计算标准差。

我们分别创建了5个实例对象，并将它们加入到StandardDeviation这个类的对象中。最终我们计算出了这组数的标准差，输出的值是1.4142135623730951。