面对对象编程-class_01

  • 2018-09-14
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# 多行输出结果
from IPython.core.interactiveshell import InteractiveShell
InteractiveShell.ast_node_interactivity = "all"

1. 类(Class)和实例(Instance)

1.1 类的定义

# 在Python中,定义类是通过class关键字, 括号里的object在python3中可以省略

class Student(object):
    pass

# 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,
# 继承的概念我们后面再讲,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。python3中可以省略

bart = Student()
bart
Student

# 变量bart指向的就是一个Student的实例,后面的0x1d917cc4cf8是内存地址,每个object的地址都不一样,而Student本身则是一个类。

# 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
<__main__.Student at 0x1d917e14860>
__main__.Student
'Bart Simpson'

1.2 类的初始化方法

# 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

# 注意到__init__方法的第一个参数永远是self,表示创建的实例本身,
# 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', 89)
bart.name
bart.score
'Bart Simpson'
89

1.3 类的方法

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装。在上面的Student类中,每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据,比如打印一个学生的成绩:

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def print_score(self):
        print("%s's score: %s" % (self.name, self.score))


bart = Student('Bart Simpson', 89)
bart.print_score()
Bart Simpson's score: 89

2. 类的访问限制

在Class内部,可以有属性和方法,而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据,这样,就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是,从前面Student类的定义来看,外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性:

bart.score
bart.score = 55
bart.score
89
55

2.1 类的私有变量(private): 双下划线开头

# 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
class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score


bart = Student('Bart Simpson', 89)
bart.__name
-----------------------------------------------------------------

AttributeError   Traceback (most recent call last)
<ipython-input-25-0543f786240d> in <module>()
      9 bart = Student('Bart Simpson', 89)
     10 # bart.name
---> 11 bart.__name

AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'
# 这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态, 
# 如果外部代码要获取或者修改name和score,可以给类增加方法来实现, 且在方法中可以对参数做检查,避免传入无效的参数
class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_name(self, name):
        if name.strip() == name and name.replace(' ', '').isalpha():
            # 对参数做检查,避免传入无效的参数
            self.__name = name
        else:
            raise ValueError('illegal name')

    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            # 对参数做检查,避免传入无效的参数
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('illegal score')


bart = Student('Bart Simpson', 89)
bart.get_name()
bart.set_name('bart simpson')
bart.get_name()
bart.set_score(101)
bart.get_score()
# 简单下划线变
# 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。
'Bart Simpson'
'bart simpson'

--------------------------------------------------------------

ValueError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-54-f1eb34dcb9f7> in <module>()
     30 bart.set_name('bart simpson')
     31 bart.get_name()
---> 32 bart.set_score(101)
     33 bart.get_score()

<ipython-input-54-f1eb34dcb9f7> in set_score(self, score)
     23             self.__score = score
     24         else:
---> 25             raise ValueError('illegal score')
     26 
     27 
ValueError: illegal score

2.2 私有变量的访问方法(不推荐使用,因为不同版本的python解释器可能会解释不同)

通过 _Student__name 来访问 __name 变量

bart._Student__name
bart._Student__name = 's'
bart._Student__name

# 注意一个错误写法
bart.__name = 'New Name'
bart.__name
# 外部代码“成功”地设置了__name变量,但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量!
# 内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name,而外部代码给bart新增了一个__name变量。
bart.get_name()
's'
's'
'New Name'
's'

2.3 关于类中变量名前后的下划线

详见《五种下划线含义》
前单下划线: _var 实例变量外部是可以访问的。但是,按照约定俗成的规定:此变量可见但不要去改变
前双下划线: __var 私有变量,外部不可访问。但是可以通过_classname__varname访问,不推荐
前双下划线后双下划线: __var__ 特殊变量,外部可以访问,python内置可能会用,所以实际中不要使用


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