Python 訪問限制 private public

unpredictable_X發表於2019-02-16
Python

一、知識點

在一個模組中，我們可能會定義很多函式和變數。但有的函式和變數我們希望能給別人使用，有的函式和變數我們希望僅僅在模組內部使用，so?
我們可以通過定義該函式、變數是公開的還是私有的來達到該目的。
在Python中，是通過下劃線“_”字首來實現的。

  • public：公開的。正常的函式和變數名為此型別，可以被直接引用。比如變數abc、PI等；
  • 特殊變數：格式為__xxx__ ，以__開頭、以__結尾。可以直接被引用，但是有特殊用途。比如 __author__ 、__name__就是特殊變數。一般自己定義的變數不要用這種變數名。
  • private：私有的、非公開的，格式類似於_xxx_ 和__xxx，例如__num。
    不應該被直接引用，只有內部可以訪問，外部不能訪問。
    不能隨意修改物件內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，程式碼更加健壯。

二、舉例說明

在Class類內部，可以有屬性和方法。而外部程式碼可以通過直接呼叫例項變數的方法來運算元據，隱藏了內部複雜邏輯。但是，外部程式碼還是可以自由地修改一個例項的屬性。例如：

>>>b.score
99
>>>b.score = 59
>>>b.score
59

如果要讓內部屬性不被外部訪問，可以把屬性的名稱前加上兩個下劃線“__”，變成私有變數，如下：

class Student(object):     
    def __init__(self, name, score):         
        self.__name = name         
        self.__score = score     
        
    def print_score(self):         
        print(`%s: %s` % (self.__name, self.__score))

嘗試在外部對屬性進行訪問，發現會報錯，因為私有變數，不能被外部訪問。

>>> bart = Student(`Bart Simpson`, 98) 
>>> bart.__name  # 私有變數：不能被外部訪問
Traceback (most recent call last):   
File "<stdin>", line 1, in <module> 
AttributeError: `Student` object has no attribute `__name`

但是，如果外部程式碼要獲取name和score怎麼辦？
給Student類增加獲取屬性的方法：get_name()和get_score()，如下：

class Student(object):
    ...
    def get_name(self):          
        return self.__name      
    def get_score(self):          
        return self.__score

如果外部程式碼修改score怎麼辦？可以再給Student類增加設定方法：set_score()：

...
def set_score(self, score):  
    # 避免傳入無效引數  
    if 0 <= score <= 100:  
        self.__score = score 
    else:              
        raise ValueError(`bad score`)

那作為雙下劃線開頭的私有例項變數是不是一定不能從外部訪問呢？其實也不是。
不能直接訪問__name是因為Python直譯器對外把__name變數改成了_Student__name，所以仍然可以通過_Student__name來訪問__name變數。

>>> bart = Student(`Bart Simpson`, 98)
>>> bart.get_name() 
`Bart Simpson` 
>>> bart.__name = `New Name`  # 給bart新增的__name變數 
>>> bart.__name               # ！與class內部的__name變數不是一個變數！
`New Name`  
>>> bart.get_name()           # get_name()內部返回self.__name (_Student__name)
`Bart Simpson`

表面上看，外部程式碼“成功”地設定了__name變數，但實際上這個__name變數和class內部的__name變數不是一個變數！內部的__name變數已經被Python直譯器自動改成了_Student__name，而外部程式碼給bart新增了一個__name變數。

所以python並沒有一種方法可以完全限制訪問private的函式或變數，所以不是“不能被直接引用”，從程式設計的習慣上不應該引用private函式或變數。那他們的用處呢？
例如：

def _private_1 (name):
    return `hello,%s ` % name
def _private_2 (name):
    return `hi , %s ` % name
def greeting(name):
    if len(name) > 3:
        return _private_1 (name)
    else:
        return _private_2 (name)

在模組裡公開greeting()函式，而把內部邏輯用private函式隱藏起來了。這樣，呼叫greeting()函式不用關心內部的私有函式的細節。
這是一種非常有用的程式碼封裝和抽象的方法，即：外部不需要引用的函式全部定義成private，只有外部需要引用的函式才定義為public。

三、完整程式碼

class Student(object):     
    def __init__(self, name, score):         
        self.__name = name         
        self.__score = score     
        
    def print_score(self):         
        print(`%s: %s` % (self.__name, self.__score))
    
    def get_name(self):          
        return self.__name      
    
    def get_score(self):          
        return self.__score
        
    def set_score(self, score):  
        # 避免傳入無效引數  
        if 0 <= score <= 100:  
            self.__score = score 
        else:              
            raise ValueError(`bad score`)   
            
    def _private_1 (name):
        return `hello,%s ` % name
    def _private_2 (name):
        return `hi , %s ` % name
    def greeting(name):
        if len(name) > 3:
            return _private_1 (name)
        else:
            return _private_2 (name)

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