python:函数数据封装详解编程语言

数据封装


 

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namescore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:

>>> def print_score(std): 
...     print('%s: %s' % (std.name, std.score)) 
... 
>>> print_score(bart) 
Bart Simpson: 59

但是,既然Student实例本身就拥有这些数据,要访问这些数据,就没有必要从外面的函数去访问,可以直接在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))

 

要定义一个方法,除了第一个参数是self外,其他和普通函数一样。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.print_score() 
Bart Simpson: 59

这样一来,我们从外部看Student类,就只需要知道,创建实例需要给出namescore,而如何打印,都是在Student类的内部定义的,这些数据和逻辑被“封装”起来了,调用很容易,但却不用知道内部实现的细节。

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 get_grade(self): 
        if self.score >= 90: 
            return 'A' 
        elif self.score >= 60: 
            return 'B' 
        else: 
            return 'C'

 限制访问


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namescore属性:

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) 
>>> bart.score 
59 
>>> bart.score = 99 
>>> bart.score 
99

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:

 

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))

 

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实例变量.__score了:

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) 
>>> bart.__name 
Traceback (most recent call last): 
  File "<stdin>", line 1, in <module> 
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,这样通过访问限制的保护,代码更加健壮。

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_nameget_score这样的方法:

class Student(object): 
    ... 
 
    def get_name(self): 
        return self.__name 
 
    def get_score(self): 
        return self.__score

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 set_score(self, score): 
        self.__score = score

你也许会问,原先那种直接通过bart.score = 99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!!!

 

class Student(object): 
    ... 
 
    def set_score(self, score): 
        if 0 <= score <= 100: 
            self.__score = score 
        else: 
            raise ValueError('bad score')

 

python特殊变量__xxxx___: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。

python约定的私有变量_xxxx: 有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问”。

python私有变量__xxxx开头: 双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢?其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name,所以,仍然可以通过_Student__name来访问__name变量:

 

>>> bart._Student__name 
'Bart Simpson'

 

但是强烈建议你不要这么干,因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名。

总的来说就是,Python本身没有任何机制阻止你干坏事,一切全靠自觉。

最后注意下面的这种错误写法:

 

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) 
>>> bart.get_name() 
'Bart Simpson' 
>>> bart.__name = 'New Name' # 设置__name变量! 
>>> bart.__name 
'New Name'

表面上看,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。不信试试:

>>> bart.get_name() # get_name()内部返回self.__name 
'Bart Simpson'

 

原创文章,作者:ItWorker,如若转载,请注明出处:https://blog.ytso.com/17630.html

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