Python17_类和实例、访问限制

Python

类和实例

类是抽象的模板，比如 Student 类，而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

仍以 Student 类为例，在 Python 中，定义类是通过 class 关键字，class 后面紧接着是类名，即 Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是 (object)，表示该类是从哪个类继承下来的，通常，如果没有合适的继承类，就使用 object 类，这是所有类最终都会继承的类。

>>> class Student(object):
...     pass
...

定义好了 Student 类，就可以根据 Student 类创建出 Student 的实例，创建实例是通过类名+()实现的：

>>> bart = Student()
>>> bart
<__main__.Student object at 0x0000016298062898>
>>> Student
<class '__main__.Student'>

可以自由地给一个实例变量绑定属性，比如，给实例 bart 绑定一个 name 属性：

>>> bart.name='Bart Simpson'
>>> bart.name
'Bart Simpson'

由于类可以起到模板的作用，因此，可以在创建实例的时候，把一些我们认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的 __init__ 方法，在创建实例的时候，就把 name，score 等属性绑上去：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...             self.name=name
...             self.score=score
...

__init__ 方法的第一个参数永远是 self，表示创建的实例本身，因此，在 __init__ 方法内部，就可以把各种属性绑定到 self，因为 self 就指向创建的实例本身。

有了__init__ 方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与 __init__ 方法匹配的参数，但 self 不需要传，Python 解释器自己会把实例变量传进去：

>>> bart=Student('Bart Simpson',59)
>>> bart.name
'Bart Simpson'
>>> bart.score
59

仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数*。

数据封装

直接在 Student 类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数是和 Student 类本身是关联起来的，我们称之为类的方法：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...             self.name=name
...             self.score=score
...     def print_score(self):
...             print('%s:%s' % (self.name,self.score))
...

要调用一个方法，只需要在实例变量上直接调用，除了 self 不用传递，其他参数正常传入：

>>> bart=Student('Bart Simpson',59)
>>> bart.print_score()
Bart Simpson:59

封装的另一个好处是可以给 Student 类增加新的方法，比如 get_grade：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...             self.name=name
...             self.score=score
...     def get_grade(self):
...             if self.score>=90:
...                     return 'A'
...             elif self.score>=60:
...                     return 'B'
...             else:
...                 return 'C'
...
>>> bart=Student('Bart Simpson',59)
>>> bart.get_grade()
'C'

访问限制

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线 __ ，在Python中，实例的变量名如果以 __ 开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问，所以，我们把Student类改一改：改完后，对于外部代码来说，没什么变动，但是已经无法从外部访问实例变量 .__name 和实例变量 .__score 了：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...         self.__name=name
...         self.__score=score
...     def print_score(self):
...         print('%s:%s' % (self.__name,self.__score))
...
>>> bart=Student('Bart Simpson',98)
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

但是如果外部代码要获取 name 和 score 怎么办？可以给 Student 类增加 get_name 和 get_score 这样的方法：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...         self.__name=name
...         self.__score=score
...     def print_score(self):
...         print('%s:%s' % (self.__name,self.__score))
...     def get_name(self):
...         return self.__name
...     def get_score(self):
...         return self.__score
...
>>> bart=Student('Bart Simpson',98)
>>> bart.get_name()
'Bart Simpson'

如果又要允许外部代码修改 score 怎么办？可以再给 Student 类增加 set_score 方法：

>>> class Student(object):
...     def __init__(self,name,score):
...         self.__name=name
...         self.__score=score
...     def print_score(self):
...         print('%s:%s' % (self.__name,self.__score))
...     def get_name(self):
...         return self.__name
...     def get_score(self):
...         return self.__score
...     def set_score(self,score):
...         self.__score=score
...
>>> bart=Student('Bart Simpson',98)
>>> bart.set_score(88)
>>> bart.get_score()
88

原先那种直接通过 bart.score = 59也可以修改啊，为什么要定义一个方法大费周折？因为在方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

>>> bart.score=77
>>> bart.score
77

>>> class Student(object):
...
...     def set_score(self,score):
...         if 0<=score<=100:
...             self.__score=score
...         else:
...             raise ValueError('bad score')
...
>>> bart=Student('Bart Simpson',108)
>>> bart.get_score()
108
>>> bart.set_score(909)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 15, in set_score
ValueError: bad score

需要注意的是，在Python中，变量名类似 __xxx__ 的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是 private 变量，所以，不能用name、score 这样的变量名。