全網最適合入門的物件導向程式設計教程：02 類和物件的Python實現-使用Python建立類

FreakStudio發表於2024-06-27

物件程式設計Python

全網最適合入門的物件導向程式設計教程：02 類和物件的 Python 實現-使用 Python 建立類

摘要

本文主要介紹了串列埠通訊協議的基本概念、串列埠通訊的基本流程、如何使用 Python 語言建立一個類和類內成員中屬性和方法的定義。

正文

這裡開始，我們將以嵌入式中常用的串列埠通訊協議為例，講解以下知識：

① 如何在 Python 中建立類和物件；

② 如何為 Python 物件新增屬性和行為；

③ 如何將類組織成包和模組；

④ 如何限制外部訪問私有資料。

在使用 Python 進行程式設計之前，我們先回想一下平時我們是如何使用串列埠的。總結來說，無非就是下面幾個步驟：

① 首先，我們需要確定要使用的串列埠號。

② 其次，配置波特率、資料位、奇偶校驗位、停止位、DTR/DSR、RTS/CTS 和 XON/XOFF。

③ 第三，開啟串列埠。

④ 第四，收發資料。

⑤ 第五，關閉串列埠。

接下來，我們就來研究下用 Python 怎麼實現面對物件的串列埠操作。

在大多數程式語言中，類就是一組用來描述如何生成一個物件的程式碼段，由於 Python 是動態語言，類是動態生成的。透過 class 關鍵字我們可以定義一個新的型別，class 之後為類的名稱並以冒號結尾:

_# 類名必須遵循標準的 Python 變數名準則_
_# 必須以字母或下畫線開頭，並只能由字母、下畫線或數字組成_
_# PEP 8標準建議類名應該用駝峰格式：_
_#   以大寫字母開頭，任意後續單詞都以大寫字母開頭_
class ClassName:
    pass

類的定義行後面是類的內容塊。和其他的 Python 程式碼結構一樣，類也用縮排而非其他語言常用的大括號或方括號來界定。Python 中儘量用 4 個空格作為縮排。任何好用的程式碼編輯器都支援將 Tab 鍵輸入替換為 4 個空格。由於示例中第一個類實際上什麼都不做，因此我們簡單地在第 2 行用 pass 關鍵字表示下面沒有進一步的動作了。

class ClassName:
    pass

c = ClassName()
print(id(ClassName), type(ClassName), ClassName)
print(id(c), type(c), c)

這裡，我們使用 printf 函式輸出類和例項的相關資訊。需要說明的是，在 Python，所有的資料型別，值，變數，函式，類，例項等等一切可操作的基本單元都使用物件（Object）表示。每個物件有三個基本屬性：ID，型別和值，也即有一塊記憶體中儲存了一個物件，這塊記憶體中一定存有這三個屬性。在以上的輸出中，我們可以看到在 Python 中定義一個新類（Class）等於建立了一個新型別（Type）的物件（Object），直譯器中一切物件均儲存在 PyObject 結構中。

示例中，我們定義了一個自己的型別 ClassName，c 是它的例項（Instance），它的型別是 main.ClassName。Class 和 Type 均是指型別（Type），Class 通常用於普通使用者使用 class 自定義的型別。Type 通常指 Python 的直譯器 CPython 內建的型別。

<__main__.ClassName object at 0x00000281CFD71190>

指明瞭當前例項 c 所處記憶體空間為 0x00000281CFD71190。

這裡，我們首先建立一個串列埠類 SerialClass：

_# 建立一個串列埠類_
class SerialClass:
    pass

但可以看到，我們並沒有定義類中任何東西，現在該怎麼操作呢，怎麼實現一個串列埠的收發功能呢？對於一個類而言，一般具有兩個成員：屬性和方法。用來描述具體某個物件的特徵的是屬性，是靜態的，例如串列埠通訊需要設定的一些引數，如波特率、資料位位數等。每個物件有它們自己的行為或者是使用它們的方法，比如串列埠傳送資料、接收資料、設定通訊引數等，我們把這些行為稱之為方法，是動態的，可以使用這些方法來操作一個物件。

關於如何為我們剛剛建立的串列埠類新增屬性和方法，我們下一節會講到。

文件和程式碼獲取

可訪問如下連結進行對文件下載：

https://github.com/leezisheng/Doc

本文件主要介紹如何使用 Python 進行物件導向程式設計，需要讀者對 Python 語法和微控制器開發具有基本瞭解。相比其他講解 Python 物件導向程式設計的部落格或書籍而言，本文件更加詳細、側重於嵌入式上位機應用，以上位機和下位機的常見串列埠資料收發、資料處理、動態圖繪製等為應用例項，同時使用 Sourcetrail 程式碼軟體對程式碼進行視覺化閱讀便於讀者理解。

相關示例程式碼獲取連結如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

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