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与其他编程语言相比,Python的类机制添加了至少具有新语法和语义的类。它是C ++和Modula-3中发现的类机制的混合体。 Python类提供面向对象编程的所有标准功能:类继承机制允许多个基类,派生类可以覆盖其基类或类的任何方法,并且方法可以调用具有相同名称的基类的方法。对象可以包含任意数量和种类的数据。对于模块来说,类的分类是Python的动态特性:它们是在运行时创建的,并且可以在创建后进一步修改。
在C ++术语中,通常类成员(包括数据成员)是公共的(除了见私有变量和类本地引用),所有成员函数都是虚拟的。和Modula-3一样,从它的方法中引用对象的成员也没有什么不同:方法函数被声明为一个显式的第一个参数,表示该对象,这是由该调用隐式提供的。像Smalltalk一样,课堂本身就是对象。这提供了导入和重命名的语义。与C ++和Modula-3不同,内置类型可以用作用户扩展的基类。此外,像C ++一样,大多数具有特殊语法(运算符,下标等)的内置运算符可以重新定义为类实例。
(缺少普遍接受的术语来讨论类,我将偶尔使用Smalltalk和C ++术语,我将使用Modula-3术语,因为它的面向对象的语义比C ++更接近Python,但我预计很少读者听说过了。)
1.在Python中,定义类是通过class
关键字:
class ClassName(object): <statement-1> . . . <statement-N>
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。
class Student(object): pass
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:
student1 = Student()
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:
tudent1.name = ‘Bob‘ student1.score = 99
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,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:
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、可变参数和关键字参数。
student2 = Student(‘Jack‘, 70) print student2.name, student2.score --------------------------- Jack 70
2.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name
和score
这些数据。
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) student2 = Student(‘Jack‘, 70) print student2.name, student2.score student2.print_score() ------------------------ Jack--70
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。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。
封装的另一个好处是可以给Student
类增加新的方法
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) def get_grade(self): if self.score >= 90: return ‘A‘ elif self.score >= 70: return ‘B‘ else: return ‘C‘ student2 = Student(‘Jack‘, 70) print student2.name, student2.score student2.print_score() print student2.get_grade() ---------------------------------- Jack 70 Jack--70 B
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.
3.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:
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
std1 = Student(‘Mink‘, 80) std1.__name --------------------------------- Traceback (most recent call last): line 320, in <module> std1.name AttributeError: ‘Student‘ object has no attribute ‘name‘
如果又要允许外部代码修改score怎么办?可以给Student类增加set_score
方法:
class Student(object): ... def set_score(self, score): self.__score = score
原先那种直接通过student2.score = 70
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‘)
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: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。
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