面向对象的设计思想是从自然界中来的,因为在自然界中,类(Class)和实例(Instance)的概念是很自然的。Class是一种抽象概念,比如我们定义的Class——Student,是指学生这个概念,而实例(Instance)则是一个个具体的Student,比如,Bart Simpson和Lisa Simpson是两个具体的Student。
所以,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。
在Python中,定义类是通过class关键字:
class Student(object): pass
创建实例是通过类名+()实现的:>>> bart = Student()
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,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。
数据封装
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))
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name和score
,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。
>>> bart.print_score()
Bart Simpson: 59
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:
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> lisa = Student('Lisa Simpson', 87)
>>> bart.age = 8
>>> bart.age
8
>>> lisa.age
Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'
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. 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
和实例变量.__score
了:
>>> 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
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
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'