探索 Python 中的名称修饰：它是什么以及它是如何工作的

碧海醫心

发布时间：2024-10-10 17:24:14

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探索 python 中的名称修饰：它是什么以及它是如何工作的

python 以其简单性和可读性而闻名，但是当涉及到面向对象编程 (oop) 时，有一些较少讨论的机制对于编写健壮的代码至关重要。其中一种机制是名称修改。本文将引导您了解名称修饰是什么、python 使用它的原因以及它如何帮助防止复杂类层次结构中的名称冲突。

什么是名称修改

python 允许子类覆盖类中的方法。但是，当子类无意中覆盖父类中的属性或方法时，这有时会导致名称冲突。名称修改是 python 用来避免这些冲突的一种机制，特别是对于那些应该是私有的属性。

python 中的名称修饰是解释器更改私有类属性的名称的功能，以最大限度地减少它们被错误访问和覆盖的风险。这在类属性中提供了一定程度的隐私，尽管没有严格执行。不过，这并不是严格执行。

技术定义

在 python 中，任何具有两个前导下划线 (__) 且不超过一个尾随下划线的标识符都将进行名称修改。解释器通过在名称前添加类名来转换名称。

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为什么 python 使用名称修饰

为了防止命名冲突，特别是在子类可能有自己的变量可能覆盖父类中的变量的情况下，python 实现了名称修饰。名称修改解决了这个问题。

from datetime import datetime, timedelta
from time import time, sleep

class machine:
    def __init__(self, id):
        self.id = id
        self._started = time()

    def uptime(self):
        return time() - self._started

class petrolmachine(machine):
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
        self._started = datetime.now()

    def cost(self):
        duration = datetime.now() - self._started
        return duration/timedelta(seconds=60) *0.02

worked = petrolmachine('12345')
sleep(0.123)
print(f"uptime : {worked.uptime():.2f}")

在此示例中，machine 类使用 python 的 time() 函数存储 id 并记录开始时间。当您请求正常运行时间时，它会计算当前时间和开始时间之间的差值，该差值存储为浮点数。然而，子类 petrolmachine 使用 datetime.now() 存储开始时间。当我们尝试计算正常运行时间时，程序会抛出错误，因为它期望 start_time 是浮点数，但它现在是日期时间对象。当子类属性无意中覆盖父类属性时，可能会发生这种命名冲突。名称修改有助于避免此问题。

名称修改如何工作

那么名称修改如何帮助解决这个问题呢？当类属性以两个下划线为前缀时，python 在内部更改名称以包含类名作为前缀。以下是如何使用名称修改来修改 machine 类以避免名称冲突：

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我们可以通过对 machine 类中的 __started 属性应用名称修改来解决该错误，如下所示：

from datetime import datetime, timedelta
from time import time, sleep

class machine:
    def __init__(self, id):
        self.id = id
        self.__started = time()

    def uptime(self):
        return time() - self.__started  

class petrolmachine(machine):
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
        self._started = datetime.now()

    def cost(self):
        duration = datetime.now() - self._started
        return duration/timedelta(seconds=60) *0.02


worked = petrolmachine('12345')
sleep(0.123)
print(f"uptime : {worked.uptime():.2f}")

下面显示了表达名称修饰的简单方法。我有一个 classa 类，其中有一个 private_variable，其名称已损坏。

class myclass:
    def __init__(self):
        self.__private_var = "i am private"

    def get_private_var(self):
        return self.__private_var

my_object = myclass()
print(my_object.get_private_var())  # this works
print(my_object.__private_var)

第二个 print() 将引发 attributeerror，因为变量 __private_var 已被名称破坏。在内部，python 已将名称更改为 _myclass__private_var，使得从类外部访问变得更加困难。

访问损坏的名称

虽然 python 的名称修饰是为了防止意外访问而设计的，但它并没有强制执行严格的隐私保护。您仍然可以使用完整的损坏名称来访问损坏的属性，但不鼓励这样做。它的工作原理如下： my_object._myclass__private_var

print(my_object._myclass__private_var)

python 何时会损坏名称

我会通过一个简单的例子来解释它

class MyClass:
    def __init__(self):
        self._protected_var = "I'm protected"
        self.__private_var__ = "I'm not mangled"

在 python 中，前导单下划线（例如 _protected_var）表示该属性是“受保护的”，不应直接从类外部访问。然而，python 并不强制执行这一点。相反，带有两个前导下划线的名称（例如 __private_var）会被破坏，以防止意外覆盖。重要的是，两侧带有双下划线的名称（例如 __special__）不会被破坏，而是为特殊用例（例如魔术方法）保留。