Python 简明教程 --- 19，Python 类与对象
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—— Tom Duff
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上一节 我们介绍了Python 面向对象的相关概念，我们已经知道类与对象是面向对象编程中非常重要的概念。
类就是一个模板，是抽象的。对象是由类创建出来的实例，是具体的。由同一个类创建出来的对象拥有相同的方法和属性，但属性的值可以是不同的。不同的对象是不同的实例，互不干扰。
1，类的定义
如下，是一个最简单的类，实际上是一个空类，不能做任何事情：
class People:
pass
在Python 中定义一个类，需要用到class 关键字，后边是类名，然后是一个冒号：，然后下一行是类中的代码，注意要有缩进。
2，创建对象
People 虽然是一个空类，但依然可以创建对象，创建一个对象的语法为：
对象名 = 类名(参数列表)
参数列表是跟__init__ 构造方法相匹配的，如果没有编写__init__ 方法，创建对象时，就不需要写参数，如下：
>>> p = People()
>>> p
<__main__.People object at 0x7fd30e60be80>
>>>
>>> p1 = People()
>>> p1
<__main__.People object at 0x7fd30e60be48>
p 和 p1 都是People类的对象。0x7fd30e60be80 是p 的地址，0x7fd30e60be48 是p1 的地址。可以看到不同的对象的地址是不同的，它们是两不同的实例，互不干扰。
3，属性
类中可以包含属性（类中的变量），创建出来的对象就会拥有相应的属性，每个对象的属性的值可以不同。
创建好对象后，可以用如下方法给对象添加属性：
>>> p = People()
>>> p.name = '小明' # 添加 name 属性
>>> p.sex = '男' # 添加 sex 属性
>>> p.name # 访问对象的属性
'小明'
>>> p.sex # 访问对象的属性
'男'
虽然在技术上可以这样做，但是一般情况下，我们并不这样为对象添加属性，这样会破坏类的封装性，使得代码混乱，不利于维护。
当访问一个不存在的属性时，会出现异常：
>>> p.job # 一个不存在的属性
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'People' object has no attribute 'job'
我们一般会在__init__ 方法中为类添加属性并赋值。
4，__init__ 方法
在Python 的类中，以双下划线__开头和结尾的方法，被称为魔法方法，每个魔法方法都有特定的含义。Python 为我们规定了一些魔法方法，让我们自己实现这些方法。
__init__ 方法叫做构造方法，用来初始化对象。Python 解释器会在生成对象时，自动执行构造方法，而无需用户显示调用。
__init__ 方法不需要有返回值。
类中的所有实例方法 方法，都至少有一个参数，就是self。Python 中的self 相当于C++ 和Java 中的this 指针，都是代表当前对象。只是Python 中的self 需要显示写在方法的第一个参数，而this 指针则不需要写在方法参数中。
构造方法一般用于初始化对象的一些属性，构造函数可以不写，也可以只有一个self 参数。
当构造函数只有一个self 参数时，创建该类的对象时，不需要添加参数。当构造函数除了self 参数还有其它参数时，创建该类的对象时，则需要添加相匹配的参数。
比如，我们定义一个People 类，它有三个属性，分别是name，sex，age：
class People:
def __init__(self, name, sex, age):
self.name = name
self.sex = sex
self.age = age
print('执行了 __init__ 方法')
def print_info(self):
print('people:%s sex:%s age:%s' % (
self.name, self.sex, self.age))
在这个People 类中除了有一个__init__ 方法外，还有一个print_info 方法，每个方法中的都有self 参数，并且是第一个参数，self 代表当前对象。
在创建该类的对象时，需要传递匹配的参数（self 参数不用传递）：
>>> p = People('小明', '男', 18)
执行了 __init__ 方法
>>> p
<People.People object at 0x7feb6276bda0>
>>> p.print_info()
people:小明 sex:男 age:18
>>>
>>> p1 = People('小美', '女', 18)
执行了 __init__ 方法
>>> p1
<People.People object at 0x7fd54352be48>
>>> p1.print_info()
people:小美 sex:女 age:18
可以看到，在创建p 和p1 对象时，字符串执行了 __init__ 方法 被打印了出来，而我们并没有显示调用该方法，说明__init__ 方法被默认执行了。
对象p 和p1 是两个不同的对象，拥有相同的属性和方法，但是属性值是不一样的。两个对象互不干扰，对象p 的地址为0x7feb6276bda0，p1 的地址是0x7fd54352be48。
执行代码p.print_info()，是调用p 对象的print_info() 方法，因为，在定义该方法的时候，只有一个self 参数，所以在调用该方法的时候，不需要有参数。
5，私有属性和方法
私有属性
普通的属性，就像上面的name，sex和age 属性，都是公有属性，在类的外部都可以被任意的访问，就是可以用对象.属性名的方式来访问属性，如下：
>>> p = People('小明', '男', 18)
执行了 __init__ 方法
>>> p.name # 访问属性
'小明'
>>> p.name = '小丽' # 修改属性
>>> p.name # 访问属性
'小丽'
这样就破坏了数据的封装性，这种访问方式是不可控（会不受限制的被任意访问）的，不利于代码的维护，不符合面向对象的编程规范。
所以，通常我们会将类中的属性，改为私有属性，就是不能以对象.属性名 这样的方式访问类属性。
在Python 中，通过在属性名的前边添加双下划线__，来将公有属性变为私有属性，如下：
#! /usr/bin/env python3
class People:
def __init__(self, name, sex, age):
self.__name = name # 两个下划线
self.__sex = sex # 两个下划线
self._age = age # 一个下划线
print('执行了 __init__ 方法')
def print_info(self):
print('people:%s sex:%s age:%s' % (
self.__name, self.__sex, self._age))
这样就无法通过对象.属性名的方式来访问属性了，如下：
>>> p = People('小美', '女', 18)
执行了 __init__ 方法
>>> p.__name # 出现异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'People' object has no attribute '__name'
但是，Python 中这种私有属性的方式，并不是真正的私有属性，Python 只是将__name 转换为了_People__name，即是在__name 的前边加上了_类名(_People)，我们依然可以这样访问__name 属性：
>>> p._People__name
'小美'
但我们并不提倡这种方式，这会让代码变得混乱难懂。
可以注意到，People 类中的_age 属性是以单下划线开头的，这种以单下划线开头的属性是可以在类的外部被访问的：
>>> p._age
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但是根据Python 规范，以单下划线开头的属性，也被认为是私有属性，也不应该在类的外部访问（虽然在技术上是可以访问的）。
注意：以双下划线
__开头且结尾的属性__xxx__，是特殊属性，是公有的，可在类的外部访问
私有方法
私有方法与私有属性类似，也可以在方法名的前边加上双下划线__，来将某个方法变成私有的，一般不需要被外部访问的方法，应该将其设置为私有方法。
6，set 和 get 方法
为了数据的封装性，我们不应该直接在类的外部以对象.属性名的方式访问属性，那么如果我们需要访问类的属性该怎么办呢？
这时我们需要为每个私有属性都提供两个方法：
- set 方法：用于设置属性的值
- get 方法：用于访问属性的值
为了减少代码量，这里只为__name 属性设置了这两个方法，代码如下：
#! /usr/bin/env python3
class People:
def __init__(self, name, sex, age):
self.__name = name
self.__sex = sex
self._age = age
print('执行了 __init__ 方法')
def print_info(self):
print('people:%s sex:%s age:%s' % (
self.__name, self.__sex, self._age))
# set 和 get 方法
def set_name(self, name):
self.__name = name
def get_name(self):
return self.__name
用户可以这样设置和访问类的属性：
>>> from People import People
>>> p = People('小美', '女', 18)
执行了 __init__ 方法
>>> p.get_name() # 获取 name 值
'小美'
>>> p.set_name('小丽') # 设置新的值
>>> p.get_name() # 再次获取name 值
'小丽'
因为这种set 和 get 方法，是由类的开发者提供的，是被开发者控制的。
类的开发者会根据需要，来控制类的使用者如何使用该类，即哪些类的属性和方法应该被使用者访问，以及如何被使用者访问。
如此，类的使用者就不能随便的访问类中的属性，这就达到了封装的目的。
（完。）
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文章作者 @码农加油站
上次更改 2020-06-19