Python面向对象编程 -- 类和实例、访问限制

面向对象编程

Object Oriented Programming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。

面向过程的程序设计把计算机程序视为一系列的命令集合，即一组函数的顺序执行。为了简化程序设计，面向过程把函数继续切分为子函数，即把大块函数通过切割成小块函数来降低系统的复杂度。

而面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合，而每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息，计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。

类Class：

类是对象的模板。即类是对一组有相同数据和相同操作的对象的定义，一个类所包含的方法和数据描述一组对象的共同属性和行为。

类是在对象之上的抽象，对象则是类的具体化，是类的实例。类可有其子类，也可有其它类，形成类层次结构。

任何类最终都可以追溯到根类object

对象的方法（Method）

给对象发消息实际上就是调用对象对应的关联函数，称之为对象的方法（Method）.

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综上，面向对象的设计思想是抽象出Class，根据Class创建Instance。

面向对象的抽象程度又比函数要高，因为一个Class既包含数据，又包含操作数据的方法。

面向对象的三大特点：数据封装、继承、多态

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类和实例

类是抽象的模板，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。

定义类，Class关键字

（1） 关键字class

（2） 类名：通常是大写开头的单词，如Student

（3）（继承类）：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，就是用object类，这是所有类最终都会继承的类。

注：当我们定义一个class的时候，实际上就定义了一种数据类型。定义的class数据类型和Python自带的数据类型没什么区别，比如str, dict, list。

创建实例：类名+（）

 #这是最简单的定义类
 class Student(object):
     pass

 #创建一个实例
 bart=Student()
 print(bart)

运行结果：

<__main__.Student object at 0x00000000010CC2E8>，变量bart指向Student的一个实例，后面的0x00000000010CC2E8是内存地址，每个object的地址都不一样。

__init__方法

作用：绑定属性

注意：特殊方法“__init__”前后分别有两个下划线！！！

1，__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，把各种属性绑定到self

2，有了__init__方法，在创建实例的时候，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。

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和普通函数相比，在类中定义的函数（不仅仅是__init__函数，包括后面类的方法函数，是指类中所有的定义函数），第一个参数永远是实例变量self，并且调用时，不用传递self参数

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数据封装

类的方法

在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类本身关联起来的，称为类的方法。

实战

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

 bart = Student('Bart Simpson', 59)
 lisa = Student('Lisa Simpson', 87)

 print('bart.name =', bart.name)
 print('bart.score =', bart.score)
 bart.print_score()

 print('grade of Bart:', bart.get_grade())
 print('grade of Lisa:', lisa.get_grade())

运行结果：

变量名

特殊变量：以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，类似__xxx__，特殊变量是可以直接访问的，不是Private变量，所以，在需要特殊变量的地方不能用__name__、__score__这样的变量名。

私有变量（Private）：有2种形式，一个下划线开头，两个下划线开头

（1） 一个下划线开头：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。”

（2）两个下划线开头：如__name

双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢？

答：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。

但是强烈建议不要这么做，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，Python本身没有任何机制阻止你干坏事，一切全靠自觉。

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访问私有变量（Private）的方式：

举例：

bart=Student('bart simpon',98)

备注：空白处相当于新增变量，不会改变score的值	1个下划线	2个下划线
bart.score
bart._score	可以访问
bart.__score
bart._Student_score
bart._Student__score		可以访问

备注：1，空白处相当于新增变量，不会改变score的值

2，可以访问，说明我们可以修改私有变量的值

3，既然已经设置成私有变量了，应尽量不要随意访问

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访问私有变量方式代码实践：

1个下划线的代码：

 class Student(object):

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

     def print_score(self):
         print('Print语句返回值：%s: %s' % (self._name, self._score))

 bart=Student('bart simpon',98)

 print("这是1个下划线的私有变量：")
 bart.score=45
 print("bart.score:",bart.score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart.__score=45
 print("bart.__score:",bart.__score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._Student_score=45
 print("bart._Student_score:",bart._Student_score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._Student__score=45
 print("bart._Student__score:",bart._Student__score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._score=45
 print("bart._score:",bart._score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())

一个下划线：   只有bart._score能修改_score的值

2个下划线的代码：

 class Student(object):

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

     def print_score(self):
         print('Print语句返回值：%s: %s' % (self.__name, self.__score))

 bart=Student('bart simpon',98)
 # print("gds",bart.print_score())
 print("这是2个下划线的私有变量：")
 bart.score=45
 print("bart.score:",bart.score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._score=45
 print("bart._score:",bart._score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart.__score=45
 print("bart.__score:",bart.__score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._Student_score=45
 print("bart._Student_score:",bart._Student_score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())
 print("")

 bart._Student__score=45
 print("bart._Student__score:",bart._Student__score)
 print("bart.print_score():",bart.print_score())

2个下划线：  只有bart._Student__score能修改__score的值

如果要使内部属性不被外部访问，可以在属性名前加两个下划线__，变成私有变量，只有内部可以访问，外部不能访问。

这样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。

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。

如果外部代码要修改score怎么办？可以给Student类增加get_score方法。

代码如下：

 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): #使用这种方法修改属性值，可以检查传入的参数值是否有问题
         if 0 <= score <= 100:
             self.__score = score
         else:
             raise ValueError('bad score')

 bart = Student('Bart Simpson', 59)
 print("bart._Student__score:",bart._Student__score)  #这种就运行正确了

 print("bart.get_score():",bart.get_score())

 print(bart.score)  #运行结果出错，提示'Student' object has no attribute 'score'

 # print(bart.__score)   #运行结果出错，提示'Student' object has no attribute '__score'

运行结果：

问题：为什么一个、两个下划线的地方，print( bart.score )能运行出结果，而这最近的一段代码中print( bart.score )却报错？

答：前者是相当于新增加了一个变量，所以能运行出结果，而后者的print( bart.score )这种访问形式是不能直接访问私有变量，所以报错，而print( bart._Student__score )却访问成功了

参考网址：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000