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在上一节中，我们讨论了函数式编程和相应的编程模式。现在我们将学习另一个范式：面向对象范式（object-oriented paradigm）。函数式编程对应函数，面向对象编程则对应对象。那么，第一个问题：什么是对象？
对象的定义有好几种。相比于其在面向对象编程理论中的标准学术定义，我想试着给出一个非常规的解释。
从实践的角度来看，我们可以将对象看作是特定领域的专家。我们提出问题，他们提供答案；或者我们可以请求他们做一些事情，他们也会去做。我们的问题或请求可能需要复杂的操作，但专家会隐藏其复杂性，这样我们就不需要担心细节——只关心工作是否完成。
以牙医为例。当你去看牙医的时候，你不需要对牙科有多了解，只需要依靠牙医的专业知识来修复蛀牙。你也可以问一些你的牙齿相关的问题，牙医会用一种你能理解的方式来回答，隐藏这个话题实际的复杂性。在上述例子中，牙医就是一个对象——可以完成牙科相关任务或咨询的对象。
对对象做出请求，需要调用对象的方法（method）。方法是属于对象的函数，可以访问对象的内部数据。对象本身有一些数据，通常对外部不可见，有时候对象会以特性（property）的形式公开这些数据。
注意 ：方法是属于类的函数，它是类的定义的一部分。需要在定义它的类的实例上被调用（执行）。相比之下，函数不属于任何类，它可以独立运行。
在Python当中，对象中的任何函数或变量都被称为属性（attribute）。特性和方法都是属性。我们将在本章和本书的其余部分中使用这些等价的术语。
现在让我们动起手来，看看如何在Python中定义和处理对象。
类（class）定义了如何构造对象以及它们所具有的特征和知识。有些人喜欢将类比作蓝图，它们都是对对象拥有的信息和功能的一般描述。对象和类相关但是不同。如果类是蓝图，那对象就是完工的建筑。
我们在Python中使用保留关键字class定义类。按照惯例，类名以大写字母开头，每个新单词的开头也都用大写字母（此惯例被称为Pascal case）。让我们创建一个模拟咖啡机的类：
在上述代码中，我们定义了一个表示咖啡机的类。我们可以使用这个类来生成新的咖啡机对象，这个过程称为实例化（instantiation）。实例化一个类，是指创建该类的一个新的对象。通过调用类的名称来实例化，就像它是一个返回实例化对象的函数一样：
现在我们有了machine对象，其功能由CoffeeMachine类定义（它仍然是空的，我们将在后面的部分进行完善）。当类被实例化时，它的__init__函数将被调用。在__init__函数中，我们可以进行一些初始化操作。例如，这里我们添加了一个煮咖啡的数量，并将其设置为零：
注意__coffees_brewed开头的两个下划线。如果你还记得之前关于访问级别的讨论，默认情况下，Python的所有数据都对外部可见。双下划线命名模式用于表示某物是私有的，不希望被直接访问。
在本例中，我们不希望外界访问__coffees_brewed；否则他们可以随意改变咖啡冲泡次数！
如果不能访问__coffees_brewed，那我们如何知道机器煮了多少杯咖啡呢？答案是特性。特性是类的只读属性。不过，在讨论特性之前，还有一些语法需要介绍。
如果查看前面的示例，你会发现我们经常使用一个名为self的变量。我们也可以使用其他名称，不过约定使用self。正如你前面看到的，我们将其传递给类中的每个函数，包括初始化函数。多亏了self这第一个形参，我们才可以访问类中定义的所有数据。例如，在__init__函数中，我们将变量__coffees_brewed加到self后面，这样，这个变量就存在于对象中了。
变量self必须是类中每个函数定义的第一个形参，但是当我们在类的实例上调用这些函数时，它不需要作为第一个实参数被传递。例如，为了实例化CoffeeMachine类，我们写了如下代码：
调用初始化函数时没有任何形参（没有self）。如果你细想一下，如果我们还没有初始化对象，怎么可能将该初始化函数作为self传递呢？原来，Python已经为我们解决了这个问题：我们永远不需要将self传递给初始化函数或对象的任何方法或特性。
调用self正是指类的不同属性访问类中的其他定义的方式。例如，在我们稍后将编写的brew_coffee方法中，我们正是使用self来访问__coffees_brewed的数量：
理解self以后，我们就可以学习特性了。
对象的特性（property）是可以返回数据的只读属性。使用点号即可访问对象的特性：object.property。还是以咖啡机为例，我们可以添加一个coffees_brewed特性（用咖啡机煮的咖啡数量），代码如下：
然后，我们可以访问它：
特性是使用@property装饰器定义的函数：
特性不能接收参数（self除外），且需要有返回值。不返回任值或接收其他参数的特性在概念上就是错误的：特性应该是我们请求对象提供的只读数据。
我们提到，@property是装饰器的一个例子。Python装饰器允许我们修改特性的行为。@property修改类的函数，以便它可以像类的属性一样被使用。本书不会再使用其他装饰器，所以我们不会对此进行讲解，但如果你有兴趣，我鼓励你自行研究。
特性告诉我们对象的信息。例如，如果我们想知道某个CoffeeMachine类的实例是否至少煮了一杯咖啡，我们可以添加如下特性：
现在就可以询问CoffeeMachine类的实例，是否已经煮过咖啡了：
显然，这台机器还没有准备好咖啡，那么如何让CoffeeMachine的实例为我们煮咖啡呢？使用方法。
特性允许我们了解对象的某些信息：通过回答我们的询问。为了让对象执行一些任务，我们使用方法。方法（method）不过是属于类的函数，可以访问类中定义的属性。在CoffeeMachine类的代码中，编写一个方法来请求它煮咖啡：
方法将self作为第一个形参，这使它们能够访问类中定义的所有内容。正如我们前面讨论的，在调用对象的方法时，我们不需要传递self参数，Python会为我们代劳。
注意 ：特性类似于用@property装饰的方法。特性和方法都将self作为它们的第一个实参。在调用方法时，我们使用括号并可选地传递其参数，但是访问属性时不需要使用括号。
我们可以在实例上调用brew_coffee方法：
既然第一杯咖啡已经煮好，我们可以询问实例：
如你所见，方法必须在类（对象）的特定实例上调用。此对象将是响应请求的对象。函数的调用不需要对象，如下所示：
然而方法必须对对象进行调用，如下所示：
对象只能响应创建它们的类中定义的方法。如果在对象上调用了一个方法（或任何特性），但该方法在类中没有定义，则会触发一个属性错误（AttributeError）。让我们试一试。让咖啡机泡一杯茶，尽管我们从来没有告诉过它怎么泡茶：
好吧，对象“抱怨”说：我们从来没有说过，希望它学会如何泡茶。以下“抱怨”的关键：
教训是：永远不要请求对象做它没有学过的事情，这会吓坏它，并让你的程序失效。
方法可以接受任意数量的形参，但必须在第一个实参self之后定义。例如，让我们在CoffeeMachine类中添加一个方法，让我们能够给咖啡机倒入给定数量的水：
我们可以通过调用这个新方法来给咖啡机实例加水：
在继续学习其他知识之前，关于方法需要知道的最后一点是它们强大的动态调度特性。当在对象上调用方法时，Python将检查该对象是否响应该方法，但是，关键点在于，只要该对象的类定义了所请求的方法，Python并不关心对象的类。
我们可以使用这个特性来定义响应相同方法的不同对象（相同的方法指的是相同的名称和实参），并可以互换地使用它们。例如，我们可以定义一个新的现代咖啡生产商：
现在，我们可以编写函数，期望有一个咖啡生产者（任何定义了brew_coffee（）方法的类的对象），并对其执行某些操作：
这个函数对CoffeeMachine和CoffeeHipster的实例都适用：
为了达成这种效果，我们需要确保这些方法具有相同的“签名”，也就是说，它们的名称相同，形参也完全一致。
类可以定义一些特殊方法，称为魔术方法（magic method）或双划方法（双下划线的简写）。这些方法通常不会由我们直接调用，而是由Python在底层使用，我们将在下面的示例中看到。
我们使用过这种方法：__init__，在实例化对象时使用它作为初始化语句。__init__方法定义了创建类的实例时执行的代码。
魔术方法的一个著名用法（本书将会大量使用）是重载运算符。让我们通过一个例子来看一看。假设我们创建了一个表示复数的类：
如何在ComplexNum的实例上实现加法操作？方法一是添加一个plus方法：
可以像下面这样使用：
这是可以的，但是如果能像对数字那样使用+运算符，显然会更好：
Python包含一个魔术方法__add__。如果创建了这个方法，我们就可以使用+运算符，Python将在后台调用__add__方法。因此，如果我们将plus重命名为__add__，就可以使用+运算符对ComplexNum进行加法操作了：
我们可以在类中创建更多的魔术方法，来执行减法、除法、比较等。你可以快速浏览一下表4-1，看一看魔术方法可以实现的操作。例如，创建__sub__方法后就可以使用-运算符简单地计算两个复数的减法：
现在，我们可以使用-运算符：
怎样才能使用==操作符比较实例是否相等呢？创建__eq__方法就行：
这样就可以轻易地比较复数大小了：
本书会使用很多魔术方法，它们确实提高了代码的可读性。
现在，让我们换换话题，学习类型提示。