Python物件導向基礎：設定物件屬性

駿馬金龍發表於2018-12-09
Python物件

用類儲存資料

類實際上就是一個資料結構，對於python而言，它是一個類似於字典的結構。當根據類建立了物件之後，這個物件就有了一個資料結構，包含一些賦值了的屬性。在這一點上，它和其它語言的struct的作用是類似的：儲存資料並提供資料檢索功能。

例如，下面是史上最簡單的類：

class Person: pass

pass關鍵字表示這個類沒有實際的邏輯體。這裡只是定義了一個類，這個類的物件初始化時不會存放任何資料。現在，構造一個物件，讓它和dict一樣存放一些資料：

p = Person()    # 構造物件
p.name = "longshuai"  # 建立物件的屬性name
p.age = 23            # 建立物件的屬性age

現在，Person的例項物件p中就存放了兩個屬性：p.name和p.age。可以直接去檢索存放在p中的資料：

print(p.name)  # 輸出"longshuai"
print(p.age)   # 輸出23

也可以使用dict來儲存這些資料：

>>> d={}
>>> d["name"]="longshuai"
>>> d["age"]=23

>>> print(d["name"])
longshuai
>>> print(d["age"])
23

在資料儲存方面，它們的作用是完全等價的。實際上物件/類在內部就是使用一個名為__dict__的dict型別來存放它所擁有的資料的。

>>> p.__dict__
{`name`: `longshuai`, `age`: 23}

__init__()構造物件初始資料

上面的name和age屬性是在構建了物件之後附加上去的，如果想要建立物件時就存放好資料，可以定義類的建構函式__init__()。例如：

class Person:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

然後建立物件的時候，傳遞name引數和age引數即可。

>>> p = Person("longshuai",23)
>>> p.__dict__
{`name`: `longshuai`, `age`: 23}

如果想定義這個類公有的資料，可以將公有屬性定義為類的屬性。比如中國人都是黃皮膚：

class Person:
    skin = "yellow"
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

這樣每次建立Person的物件例項時，每個物件都會有相同的膚色：yellow。但注意，這個skin屬性是類屬性，不是物件屬性，它是存放在類的名稱空間中的。當物件真的需要這個屬性的時候，會臨時去檢索類的名稱空間來獲取。看下面的__dict__字典即可知道：

>>> p = Person("longshuai",23)
>>> p.__dict__
{`name`: `longshuai`, `age`: 23}
>>> p.skin
`yellow`

但注意，按照物件導向的封裝原則，在類中定義類變數屬性是不合理的，因為要在外部訪問它需要通過x.y的方式，這意味著開啟了封裝好的”黑匣子”，暴露了屬性。除非真的有需要，否則可以將類變數的定義放進建構函式__init__()中，這樣每個初始化的物件都會有該屬性。

setter和getter方法

在物件導向的角度上考慮，一般是不建議直接在類的外部通過x.name的方式賦值、取值的。而是定義對應的方法，通過方法來取得對應的值。這兩類方法稱為setter、getter方法：setter用於賦值或設定屬性值，getter用於取得屬性值。

class Person:
    skin = "yellow"
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def set(self,job):
        self.job = job
        return self
    def get(self):
        return self.name,self.age,self.job

上面的set方法用於設定一個新屬性job。get用於返回物件的3個屬性。

>>> p = Person("longshuai",23)
>>> p.set("manager")
>>> name, age, job = p.get()
>>> print([name,age,job])
[`longshuai`, 23, `manager`]

需要注意，setter方法可以有多種型別的返回值，常用的有4種：

  1. 返回設定後的值
  2. 返回設定前的值
  3. 返回物件自身
  4. 返回布林值，表示是否設定成功

這4種返回值都很常見，特別是第三種用來串聯物件方法的時候非常好用。修改上面的set方法：

class Person:
    skin = "yellow"
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    def set(self,job):
        self.job = job
        return self
    def get(self):
        return self.name,self.age,self.job

上面的set()返回self物件自身。於是串聯set()和get()：

>>> p = Person("longshuai",23)
>>> name,age,job = p.set("manager").get()

無論使用何種返回值方式，都不會真正影響程式的使用。但使用合理的返回值型別，可能會簡化程式碼的編寫。另外，決定了返回值的方式後，就不要再去修改，因為很可能會牽一髮而動全身。

上面的getter返回了多個值，但一般來說getter只返回一個對應的屬性。比如getname()返回name屬性，getage()返回age屬性等。這樣需要定義多個getter方法。

def get_name(self):
    return self.name

def get_age(self):
    return self.age

def get_job(self):
    return self.job

合併setter和getter

很多時候可以合併setter和getter方法。合併的方式是判斷方法的引數，如果呼叫方法的時候給了引數，就表示setter，沒有給定引數，就表示是getter。

例如，對於job屬性：

def set_get_job(self, job=None):
    if job:
        self.job = job
    else:
        return self.job

現在可以以給引數和不給引數兩種不同的方式來呼叫set_get_job()方法：

p = Person("longshuai", 23)
p.set_get_job("manager")     # 給了引數，說明是setter
job = p.set_get_job()        # 沒給引數，說明是getter

python的屬性管理

上面解釋了各種setter、getter的方式，還解釋了將它們進行合併。

實際上在python中訪問、設定、刪除物件屬性的時候，大概有以下幾種方式：

  1. 使用內建函式getattr()、setattr()和delattr()
  2. 自己編寫getter()、setter()、deleter()方法
  3. 過載__getattr__()、__setattr__()、__delattr__()運算子，這決定了x.y的訪問、賦值方式以及del x.y的方式
  4. 使用__getattribute__()方法
  5. 使用描述符協議
  6. 使用property協議，它是一種特殊的描述符

這些還未介紹到的屬性管理方式，在後面的文章中會逐漸展開解釋。

總結

本文介紹了各種設定物件屬性的方式，屬性其實就是資料，物件/類就是屬性的容器，這一點很重要。我最開始學java的物件導向時，雖然對類和物件有那些教科書式的理解，但始終沒有感受到類/物件其實就是一種用來儲存資料的資料結構。直到學習了Python/Perl，我才意識到這一點，然後理解物件導向就容易的多了。

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