Python 封装：了解私有成员和受保护成员

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发布时间：2024-10-15 20:21:01

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python 封装：了解私有成员和受保护成员

在面向对象编程（oop）中，封装是一种强大的技术，它将数据（属性）和操作它们的函数（方法）绑定在一起，限制对某些细节的访问。封装可以防止直接访问对象的内部状态，并允许通过明确定义的接口进行受控交互。在 python 中，这是通过使用 private 和 protected 成员来实现的，它们是维护对象内部和外部接口之间清晰边界的重要工具。

本文深入探讨了 python 封装，重点关注私有成员和受保护成员、它们的工作方式以及实际用途。

什么是封装？

封装可确保对象的数据隐藏起来，免受外部干扰和误用。它通过限制对类中某些属性和方法的访问来允许数据隐藏，从而确保数据完整性。这对于构建模块化和可维护的代码至关重要，因为它强制执行清晰的接口来与对象的内部状态进行交互。

与其他一些编程语言不同，python 没有严格的访问修饰符，例如 private、protected 或 public。相反，它依赖命名约定和某些机制来控制对对象成员的访问。

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python 中的私有成员

私有成员是在定义它们的类之外无法访问的属性或方法。在 python 中，私有成员是通过在名称前添加 双下划线 (__) 来创建的。这向 python 解释器发出信号，表明不应从类外部直接访问这些成员，这种机制称为 name mangling.

私人成员示例：

class bankaccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance  # private member

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            print(f"deposited: {amount}")

    def withdraw(self, amount):
        if 0 < amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
            print(f"withdrawn: {amount}")
        else:
            print("insufficient funds")

    def get_balance(self):
        return self.__balance  # public method to access private member

# example usage
account = bankaccount(1000)
account.deposit(500)
account.withdraw(200)
print("current balance:", account.get_balance())

# trying to access the private member directly (will raise an attributeerror)
# print(account.__balance)  # uncommenting this will cause an error

在此示例中，bankaccount 类有一个私有属性 __balance。 python 执行的名称修改在内部将 __balance 更改为 _bankaccount__balance，使得从类外部访问变得困难。这可以保护帐户余额不被外部代码直接修改。

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公共方法 deposit、without 和 get_balance 允许与私有成员进行受控交互，确保对象的状态仅以明确定义的方式修改。

要点：

私人成员以 __ 为前缀。
无法从班级外部直接访问它们。
它们通过公共方法访问，强制封装。

python 中的受保护成员

受保护的成员应该在类及其子类中访问。在 python 中，受保护成员是通过在名称前添加 单下划线 (_) 来创建的。这向开发人员发出信号，表明这些成员仅供内部使用，但如有必要，仍然可以从类外部访问。

受保护成员示例：

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self._name = name  # Protected member

    def speak(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement this method")

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self._name} says Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self._name} says Meow!"

# Example usage
dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")
print(dog.speak())  # Output: Buddy says Woof!
print(cat.speak())  # Output: Whiskers says Meow!

# Accessing a protected member (allowed, but not recommended)
print(dog._name)  # Output: Buddy

在这个例子中，animal类定义了一个受保护的成员_name，它可以被子类（dog和cat）访问。尽管 python 允许从类外部访问 _name，但通常不鼓励这样做，如单下划线前缀所示。

要点：

受保护的成员以 _ 为前缀。
可以在类及其子类中访问它们。
技术上允许外部访问，但作为最佳实践，不鼓励外部访问。

私人成员与受保护成员：主要区别

aspect	private members	protected members
syntax	prefix with __ (double underscore)	prefix with _ (single underscore)
access from outside class	not allowed (name mangling used)	allowed but discouraged (by convention)
access in subclasses	not allowed directly	allowed in subclasses
purpose	strict data hiding for sensitive members	meant for internal use but less restrictive