python:函數數據封裝

數據封裝

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面向對象編程的一個重要特點就是數據封裝。在上面的Student類中，每個實例就擁有各自的name和score這些數據。我們可以通過函數來訪問這些數據，比如打印一個學生的成績：

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

但是，既然Student實例本身就擁有這些數據，要訪問這些數據，就沒有必要從外面的函數去訪問，可以直接在Student類的內部定義訪問數據的函數，這樣，就把“數據”給封裝起來了。這些封裝數據的函數是和Student類本身是關聯起來的，我們稱之為類的方法：

 

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))

 

要定義一個方法，除了第一個參數是self外，其他和普通函數一樣。要調用一個方法，只需要在實例變量上直接調用，除了self不用傳遞，其他參數正常傳入：

>>> bart.print_score()
Bart Simpson: 59

這樣一來，我們從外部看Student類，就只需要知道，創建實例需要給出name和score，而如何打印，都是在Student類的內部定義的，這些數據和邏輯被“封裝”起來了，調用很容易，但卻不用知道內部實現的細節。

封裝的另一個好處是可以給Student類增加新的方法，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'

 限制訪問

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在Class內部，可以有屬性和方法，而外部代碼可以通過直接調用實例變量的方法來操作數據，這樣，就隱藏了內部的復雜邏輯。

但是，從前面Student類的定義來看，外部代碼還是可以自由地修改一個實例的name、score屬性：

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

如果要讓內部屬性不被外部訪問，可以把屬性的名稱前加上兩個下划線__，在Python中，實例的變量名如果以__開頭，就變成了一個私有變量（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問，所以，我們把Student類改一改：

 

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，對於外部代碼來說，沒什么變動，但是已經無法從外部訪問實例變量.__name和實例變量.__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'

這樣就確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。

但是如果外部代碼要獲取name和score怎么辦？可以給Student類增加get_name和get_score這樣的方法：

class Student(object):
    ...

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

如果又要允許外部代碼修改score怎么辦？可以再給Student類增加set_score方法：

class Student(object):
    ...

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

你也許會問，原先那種直接通過bart.score = 99也可以修改啊，為什么要定義一個方法大費周折？因為在方法中，可以對參數做檢查，避免傳入無效的參數!!!：

 

class Student(object):
    ...

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

 

python特殊變量__xxxx___：需要注意的是，在Python中，變量名類似__xxx__的，也就是以雙下划線開頭，並且以雙下划線結尾的，是特殊變量，特殊變量是可以直接訪問的，不是private變量，所以，不能用__name__、__score__這樣的變量名。

python約定的私有變量_xxxx： 有些時候，你會看到以一個下划線開頭的實例變量名，比如_name，這樣的實例變量外部是可以訪問的，但是，按照約定俗成的規定，當你看到這樣的變量時，意思就是，“雖然我可以被訪問，但是，請把我視為私有變量，不要隨意訪問”。

python私有變量__xxxx開頭: 雙下划線開頭的實例變量是不是一定不能從外部訪問呢？其實也不是。不能直接訪問__name是因為Python解釋器對外把__name變量改成了_Student__name，所以，仍然可以通過_Student__name來訪問__name變量：

 

>>> bart._Student__name
'Bart Simpson'

 

但是強烈建議你不要這么干，因為不同版本的Python解釋器可能會把__name改成不同的變量名。

總的來說就是，Python本身沒有任何機制阻止你干壞事，一切全靠自覺。

最后注意下面的這種錯誤寫法：

 

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

表面上看，外部代碼“成功”地設置了__name變量，但實際上這個__name變量和class內部的__name變量不是一個變量！內部的__name變量已經被Python解釋器自動改成了_Student__name，而外部代碼給bart新增了一個__name變量。不信試試：

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