Klasser i Python

Klasser är en av de mest grundläggande konstruktionerna i objektorienterad programmering (OOP) som hjälper till att organisera och strukturera koden genom att samla data och funktionalitet på ett logiskt och återanvändbart sätt.

Vad är en klass?

En klass i Python kan ses som en mall eller ritning för att skapa objekt (instanser av en klass). Klassen definierar vilka attribut (data) och metoder (funktioner) som varje objekt kommer att ha. Detta medför att varje objekt skapat från klassen kommer att vara en unik instans av klassen, men som kan dela viss data eller funktionalitet med andra objekt av klassen. Exempelvis kan två bilar vara av samma modell och ha samma färg, men den ena kan vara konstruerad 2014 och den andra 2018. Alternativt så kan de vara identiska sett till respektive bils egenskaper, men det kommer fortfarande att vara två separata bilar med två olika VIN- och regnummer.

Klassdefinition

En klass definieras alltid med nyckelordet class följt av ett namn på klassen och ett :. Python kommer sedan att tolka all indenterad kod under definitionen som en del av klassen, likt hur det fungerar vid selektion, iteration och funktioner. Exempelvis kan vi skapa klassen Car enligt:

class Car:

Klassnamn anges generellt sett alltid med en inledande versal till skillnad mot variabler och funktioner. Skulle vi exempelvis vilja skapa en klass för att representera en student så skulle vi enligt namnkonventioner namge klassen enligt: Student snarare än student.

Vår klass är hitintills tom, d.v.s. att vi saknar både attribut och funktionalitet för klassen. Rimligtvis vill vi kanske att våra bilar kan ha information om vilket märke det är på bilen, vilken modell det är, och dylikt. Vi kan därför lägga till en funktion som tillåter oss att tilldela initiala attributvärden till alla objekt som instansieras genom metoden __init__.

class Car:
    def __init__(self, make, model):
        self.make = make
        self.model = model

Det är möjligt att lägga till hur många parametrar du vill till __init__-metoden, men den första parametern måste alltid vara parametern self.

__init__() måste inte deklareras

En klass måste inte nödvändigtvis deklarera och implementera __init__-metoden för att det ska vara en fungerande klass från vilken vi kan skapa objekt. Det är exempelvis fullt möjligt att skriva en klass i stil med:

class Car:
    print("This is a car")

Vilket skulle medföra att varje gång vi instansierar ett objekt av klassen så kommer This is a car att skrivas ut:

class Car:
    print("This is a car")

new_car = Car()

This is a car

I de fall man vill skapa ett initalt tillstånd för sina objekt så görs detta dock genom __init__-metoden. Exempelvis kan det tänkas vara relevant att tilldela födelseår och namn på en student i samband med att vi skapar studentobjektet istället för att först skapa objektet och sedan tilldela dessa värden.

Nyckelordet self

self i Python är en referens till det aktuella objektet som använder klassen. Det används för att komma åt variabler som tillhör klassen och för att anropa andra metoder inom samma klass. Nyckelordet måste specificeras explicit i varje metoddefinition (inkl. __init__) för klassen men det behöver inte anges vid metodanrop.

För varje metod vi deklarerar i en klass måste vi alltså ange minst en parameter - self - som dessutom alltid måste anges först.

I exemplet ovan så har vi två uttryck (statements) som nyttjar self-variabeln:

self.make = make
self.model = model

Detta utmynnar i att vi skapar två attribut, make och model, för objektet som skapas och tilldelar samtidigt de värden som följt med i anropet.

Attribut som skapas i __init__ kallas för instansattribut och varje instansattributvärde kommer att vara säreget för varje objekt. D.v.s. att även om vi skapar flera bilar så kommer varje bil ha sitt egna märke och sin egen modell.

Instansmetoder

Utöver metoden __init__ så kan vi tänkas vilja lägga till funktionalitet för våra objekt. I fallet för bilar så kanske vi skulle vilja ha en funktion för att starta bilen, stanna bilen, skriva ut information om bilen, eller något dylikt - beroende på domänen för vår applikation (exempelvis är det stor skillnad på att representera en bil i verkligheten och en bil i ett datorspel).

Vi kan i detta syfte deklarera instansmetoder i vår klass, exempelvis enligt:

class Car:
    def __init__(self, make, model):
        self.make = make
        self.model = model

    def display_info(self):
        print(f"This car is a: {self.make} {self.model}")

Vilket tillåter oss att skriva ut bilens märke och modell vid behov genom att anropa metoden från ett bilobjekt.

Nyckelordet self måste utgöra den första parametern även i instansmetoder men skrivs i övrigt som en vanlig funktion.

Skillnaden mellan funktioner och metoder

Som du kanske har märkt använder vi i detta kapitel begreppet metod istället för funktion när vi pratar om funktionalitet i klasser. Båda begrepp beskriver i praktiken samma sak, d.v.s. att en funktion är en fristående enhet av kod som utför en specifik uppgift. Skillnaden ter sig i hur anrop går till. En funktion kan nämligen anropas oberoende var som helst i ditt program medan en metod å andra sidan är en funktion som är definierad inom en klass och därför enbart kan anropas från ett objekt av klassen i fråga (eller från klassen själv).

Det vore exempelvis inte möjligt att anropa metoden display_info() utan att skapa ett objekt av klassen Car. Om vi däremot implementerar en funktion, display_stuff, i vårt program så kan denna anropas vart som helst i programfilen.

def display_stuff():
    print("Hello world!")

class Car:
    def __init__(self, make, model):
        self.make = make
        self.model = model

    def display_info(self):
        print(f"This car is a: {self.make} {self.model}")
    
    display_stuff()

display_info()

Hello world!
NameError: name 'display_info' is not defined. Did you mean: 'display_stuff'?

Sammanfattning

Att förstå klasser är centralt för att utnyttja kraften i objektorienterad programmering i Python. Genom att använda klasser kan du skapa kodbaser som är lättare att underhålla och utöka.

Dessutom möjliggör klasser återanvändning av kod och kan göra komplexa program enklare att hantera.