深入理解 Python 中的 self 與物件導向原理

更新日期： 2024 年 11 月 18 日

在 Python 的物件導向編程 (OOP) 中，self 是一個關鍵概念，負責將類別的實例與方法綁定在一起。

初學者經常會對 self 的用途感到疑惑，尤其是為什麼在定義類別方法時，需要將 self 作為第一個參數。

本文將透過範例逐步解析 self 的作用與原理，幫助你掌握 Python 的物件導向設計。

前言

當我們定義一個類別並試圖調用其方法時，可能會遇到一個令人困惑的錯誤提示：

class Cat:
    def hi():
        print('hi')

kitty = Cat()
kitty.hi()

執行上述程式時，會出現以下錯誤：

TypeError: Cat.hi() takes 0 positional arguments but 1 was given

為什麼會有多出來的參數？為什麼需要在方法中加入 self？

接下來，我們將深入探討這些問題。

錯誤的原因：Python 的方法調用原理

在 Python 中，當你透過實例調用類別的方法時，例如 kitty.hi()，Python 會自動將實例 kitty 傳遞給方法作為第一個參數。

上述程式的問題在於，方法 hi() 並沒有為這個自動傳入的參數保留位置。

因此，修正後的程式應該定義一個參數來接收這個實例，並依照慣例命名為 self：

class Cat:
    def hi(self):  # 第一個參數用於接收實例
        print('hi')

kitty = Cat()
kitty.hi()

執行結果：

hi

self 的作用與必要性

self 是指向實例本身的參數，它讓方法能夠訪問和操作該實例的屬性與行為。

連結實例與方法

透過 self，Python 可以將方法綁定到具體的實例上。

當你調用 kitty.hi() 時：

• Python 自動將 kitty 傳遞給方法 hi 作為第一個參數 self。

訪問實例屬性

self 允許我們在方法內訪問和修改實例屬性。

例如：

class Cat:
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 定義實例屬性

    def greet(self):
        print(f"Meow! 我是 {self.name}")

kitty = Cat(name="Kitty")
kitty.greet()

執行結果：

Meow! 我是 Kitty

• self.name
  使用 self 訪問屬性，確保每個實例都有自己的 name，而不會與其他實例混淆。

為什麼 self 必須顯式定義？

與其他語言（例如 JavaScript）的隱式關鍵字 this 不同，Python 採用了顯式的方式來處理實例參考。

這樣的設計有幾個好處：

1. 清晰性
   定義方法時，第一個參數 self 明確表達了這是實例方法，對開發者更直觀。
2. 一致性
   Python 的一切皆為對象，包括方法。因此，所有方法（無論是否是類別方法）都以顯式的參數列表來表達。

與其他語言的比較

1. JavaScript 的 this

在 JavaScript 中，this 的值根據調用方式而變化，可能指向不同的物件。

例如：

class Cat {
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }
    greet() {
        console.log(`Meow! 我是 ${this.name}`);
    }
}

const kitty = new Cat("Kitty");
kitty.greet(); // 正常執行

const greetFn = kitty.greet;
greetFn(); // 出錯，this 指向全域物件

• JavaScript 的 this 依賴執行環境，容易出現指向錯誤的問題。

Python 的 self

Python 的 self 必須顯式傳遞，因此不會出現類似於 JavaScript 的 this 指向問題。

例如：

class Cat:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        print(f"Meow! 我是 {self.name}")

kitty = Cat(name="Kitty")
kitty.greet()  # 永遠正確地使用 self

self 明確綁定到實例，消除了模糊性。

總結

在 Python 中，self 是物件導向編程中不可或缺的部分：

1. 它負責將方法與實例綁定，確保每個實例有自己的屬性與行為。
2. 它提供了一種清晰且一致的方式來訪問實例數據，避免了像 JavaScript 那樣的指向問題。

雖然顯式傳遞 self 可能看起來麻煩，但它是 Python 設計中對清晰性和一致性的一種追求。

理解並掌握 self 的使用，將使你在物件導向設計中如魚得水。