类和实例

是抽象的模板,比如Student类

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

1.定义类

以Student类为例,在Python中,定义类是通过class关键字:

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。

2.创建实例

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:

class Student(object):
    pass
    
bart = Student()


>>> bart
<__main__.Student object at 0x029A9C50>
>>> Student
<class '__main__.Student'>
>>> 

可以看到,变量bart指向的就是一个Student的实例,后面的0x10a67a590是内存地址,每个object的地址都不一样,而Student本身则是一个类。

3.给实例绑定属性

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:

class Student(object):
    pass
    
bart = Student()
bart.name = 'bart'


>>> bart.name
'bart'

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namescore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,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

和普通的函数相比,在类中定义的函数只有一点不同,就是第一个参数永远是实例变量self,并且,调用时,不用传递该参数。除此之外,类的方法和普通函数没有什么区别,所以,你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。

4.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:

class Student(object):

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

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


>>> bart = Student('bart',90)
>>> print_score(bart)
name: bart score: 90

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('name:',self.name,'score:',self.score)

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.print_score()
name: bart score: 90
>>>

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

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

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

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.get_grade()
'A'

同样的,get_grade方法可以直接在实例变量上调用,不需要知道内部实现细节

5.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namescore属性:

class Student(object):

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

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

>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.score
90

>>> bart.score = 59
>>> bart.score
59

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('name:',self.__name,'score:',self.__score)


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.__score
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#18>", line 1, in <module>
    bart.__score
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__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

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

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.get_name()
'bart'
>>> bart.get_score()
90
>>> 

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 get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

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

>>> bart = Student('bart',90) >>> bart.get_score() 90 >>> bart.set_score(100) >>> bart.get_score() 100 >>>

你也许会问,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

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_score(self,score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')


>>> bart = Student('bart',90)
>>> bart.set_score(110)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
    bart.set_score(110)
  File "C:UsersAdministratorDesktop
ew 1.py", line 17, in set_score
    raise ValueError('bad 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。

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”。

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'

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。

小结

类是创建实例的模板,而实例则是一个一个具体的对象,各个实例拥有的数据都互相独立,互不影响;

方法就是与实例绑定的函数,和普通函数不同,方法可以直接访问实例的数据;

通过在实例上调用方法,我们就直接操作了对象内部的数据,但无需知道方法内部的实现细节。

和静态语言不同,Python允许对实例变量绑定任何数据,也就是说,对于两个实例变量,虽然它们都是同一个类的不同实例,但拥有的变量名称都可能不同:

原文地址:https://www.cnblogs.com/singeldiego/p/4836903.html