python 面向对象之class和封装

Python 面向对象之 class 和封装

Python 是一种面向对象的编程语言，使用面向对象的思想可以更好地组织和管理代码，提高代码的可维护性和可复用性。在 Python 中，class 是面向对象的重要组成部分，而封装则是实现面向对象的重要机制之一。

class

class 是 Python 中面向对象编程的基础组成部分，可以通过 class 来定义一个对象的属性和方法。

class Car:
    def __init__(self, brand, color):
        self.brand = brand
        self.color = color

    def run(self):
        print(f'{self.color} {self.brand} is running.')

上面的代码定义了一个 Car 类，其中包含两个属性 brand 和 color，以及一个方法 run。其中，init 方法是类的构造函数，用于初始化对象的属性；而方法 run 则是对象的一个行为，用于模拟汽车的运行行为，并打印出汽车的品牌和颜色。

car = Car('Audi', 'Black')
car.run()

通过上述代码可以定义一个名为 car 的 Car 类对象，并通过调用 run 方法，模拟汽车的运行行为。

封装

封装是面向对象编程中的一种重要机制，在 Python 中可以通过访问控制权限来实现封装。

在 Python 中，有 3 种访问控制权限：

• public：公有的，在类内部和外部都可以访问。
• protected：受保护的，在类内部可以访问，在外部不建议直接访问。
• private：私有的，只能在类内部访问，外部无法访问。

通过在属性或方法名前加上下划线来控制访问权限。

class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self._age = age
        self.__score = 0

    def do_homework(self):
        print(f'{self.name} is doing homework.')

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

    def get_score(self):
        return self.__score

上述代码定义了一个 Student 类，其中包含 3 个属性 name、_age 和 __score，以及 3 个方法 do_homework、take_exam 和 get_score。

在属性 _age 前面加上了一个下划线，表示这个属性是受保护的，在类内部可以访问，在外部不建议直接访问；在属性 __score 前面加上了两个下划线，表示这个属性是私有的，在类内部可以访问，在外部无法访问。

student = Student('Tom', 18)
print(student.name)
print(student._age)
student.do_homework()
student.take_exam(90)
print(student.get_score())

通过上述代码可以定义一个名为 student 的 Student 类对象，并通过调用相关方法和属性，模拟学生的学习和考试行为。其中，由于 __score 属性是私有的，外部无法直接访问，所以需要通过 get_score 方法来获取学生成绩。

示例说明

示例一：封装私有属性

class Person:
    def __init__(self, name, age, gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
        self.__id_card = '0000000000000000'

    def get_id_card(self):
        return self.__id_card

    def set_id_card(self, id_card):
        if len(id_card) == 18 and id_card.isdigit():
            self.__id_card = id_card
        else:
            raise ValueError('Invalid id card.')

person = Person('Tom', 18, 'male')
person.set_id_card('111111111111111111')
print(person.get_id_card())  # 输出：111111111111111111
person.set_id_card('111')  # 抛出 ValueError 异常，提示无效的身份证号码

上面的代码定义了一个 Person 类，其中包含 4 个属性 name、age、gender 和 __id_card，以及两个方法 get_id_card 和 set_id_card。

由于 __id_card 属性是私有的，外部无法直接访问，所以需要通过 get_id_card 和 set_id_card 方法来获取和设置身份证号码。在 set_id_card 方法内部对身份证号码进行了简单的校验，只有当新的身份证号码长度为 18 并且全是数字时才允许设置成功。

示例二：封装私有方法

class StringHelper:
    def __init__(self, string):
        self.string = string

    def reverse(self):
        def _reverse(string):
            if len(string) <= 1:
                return string
            return _reverse(string[1:]) + string[0]

        return _reverse(self.string)

    def __clean(self, string):
        return ''.join(filter(str.isalnum, string)).lower()

    def is_palindrome(self):
        return self.__clean(self.string) == self.__clean(self.reverse())

string_helper = StringHelper('A man, a plan, a canal: Panama')
print(string_helper.reverse())  # 输出：amanaP :lanac a ,nalp a ,nam A
print(string_helper.is_palindrome())  # 输出：True

上面的代码定义了一个 StringHelper 类，其中包含 2 个属性 string 和一个私有方法 __clean，以及 2 个方法 reverse 和 is_palindrome。

由于 __clean 方法是私有的，外部无法直接访问，所以需要通过 reverse 方法来调用它。__clean 方法的作用是将字符串中的非字母和数字字符过滤掉，并将剩余的字符转换成小写字母，用来判断是否回文。is_palindrome 方法调用了 reverse 方法和 __clean 方法，用来判断当前字符串是否回文。