Python学习第五十八天—类和对象7-私有变量和__slots__

私有变量和__slots__
一、“私有变量”：就是指通过某种手段，使得对象中的属性或方法无法被外部所访问。
是一种保护机制，保护我们自己，编程语言通过层层限制其实就是阻止程序员干傻事，犯错误的。就是这么一个逻辑。Python则相反，百分之百相信程序员，给予程序员最大的自由度，但程序员要为自己编写的代码负责任。
所以python中，那种仅限成为一个对象内部才能访问的私有变量并不存在，所以我们这里把“私有变量”加上了引号，但是Python也并不是啥都不干，它引入了一种叫name mangling的机制，翻译过来叫名字改编，名称改写或名称修饰，语法也很简单，就是在名字前面加上两个连续的下横线。
Python 3.12.1 (tags/v3.12.1:2305ca5, Dec  7 2023, 22:03:25) [MSC v.1937 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
class C:
    def __init__(self,x):
        self.__x = x            （__x是私有变量）
    def set_x(self,x):
        self.__x = x
    def get_x(self):
        print(self.__x)

        
c = C(250)
c.__x                       （报错原因：此时我们无法直接通过私有变量名来访问到这个变量的，既然叫私有，那就是尽可能的避免你从外部去访问，想要访问到变量的值，必须通过指定的接口，比如这段代码的set_x和get_x的方法。
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#9>", line 1, in <module>
    c.__x
AttributeError: 'C' object has no attribute '__x'
c.get_x()                    （获取它的值）
250
c.set_x(520)                 （设置它的值，把250改成520）
c.get_x()                    （获取它的值）
520
c.__dict__
{'_C__x': 520}
c._C__x                     （名字改编术：下划线加类名，再加上变量（私有变量__x）的名字，所以在Python中，所谓私有变量，就是你想要私有的变量，偷偷地改了一个名字，而且改法是有规律的，方法也是同样的道理）
520
class D:
    def __func(self):                 （__func想把func方法隐藏起来，在它的名字前加两个下划线）
        print("Hello FishC.")

        
d = D()
d.__func()              （报错，提示无法访问）
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#20>", line 1, in <module>
    d.__func()
AttributeError: 'D' object has no attribute '__func'. Did you mean: '_D__func'?
d._D__func()              （破解方案，但是不希望这样做，用了双下划线是不希望外界访问到的，所以我们要遵循这个约定俗成的规则，老老实实写代码，安安分分做程序。）
Hello FishC.
那还有一个问题：如果我们在对象诞生后，是否能够通过动态添加属性的方法，来添加一个私有变量呢？可以
但是后期添加的__y并不会被名字改编。结论：
名字改编是发生在类实例化对象时候的事情。
以后开发中还会看到：_单个下划线开头的变量，或者单个下划线结尾的变量_。_单个下划线开头的变量是仅供内部使用的变量，属于约定俗成的命名规则，所以看到这样的名字，不要随意修改它或访问它。单个下划线结尾的变量_：比如class是Python来定义类的，不能随便使用把这个名字用在其它地方，如果你非要使用一个变量名叫class，可以在class后面加一个下横线。
c.__y=250
c.__dict__
{'_C__x': 520, '__y': 250}

二、效率提升之道，佛说：舍/得之道，人生之道也。
有时舍一得十，有时候为了得一而要舍十，后者显然是不划算的。
Python为了对象的灵活性，有时候就会牺牲大量的存储空间，比如说动态添加属性这个技能，拿到一个对象，随便就可以给它添加属性，但是你知道它背后实现的原理是什么吗？是字典。就是我们非常熟悉的__dict__属性，对象的属性通常都是存放在这个__dict__里面的。
class C:
    def __init__(self,x):
        self.x = x

        
c = C(250)
c.x
250
c.__dict__                 （这个dict就是存放对象c这个属性的位置）
{'x': 250}
c.y=520                    （动态添加属性）
c.y
520
c.__dict__
{'x': 250, 'y': 520}
c.__dict__["z"] = 666             （直接通过给字典添加键值对的方式创建对象的属性。不存在的键z，赋值666，那么它就会自动创建）
c.__dict__
{'x': 250, 'y': 520, 'z': 666}
c.z
666
字典和集合高效背后的玄机：拿空间来换的时间。
使用字典比较费内存外，其它都是优点。
三、如果我们明确知道一个类的对象设计出来，就只是需要那么固定的几个属性，并且将来也不会有动态添加属性这种功能的需求，那么利用字典来存放属性，这种空间上的牺牲，就是蠢蠢的浪费。针对这种情况，Python专门设计了一个叫做__slots__的类属性，避免了利用字典来存放造成空间上的浪费。
class C:
    __slots__=["x","y"]              （赋值一个列表给它，列表中的元素是你希望这个对象可以使用的属性名称，比如说，我就希望这个类C实例化的对象只能x，y两个属性。）
    def __init__(self,x):
        self.x = x

        
c=C(250)                     
c.x
250
c.y=520
c.y
520
c.z = 666                 （报错原因：如果我们在类的内部想要创建一个slots不包括的属性也是不被允许的。）
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#48>", line 1, in <module>
    c.z = 666
AttributeError: 'C' object has no attribute 'z'
class D:
    __slots__=["x","y"]
    def __init__(self,x,y,z):
        self.x = x
        self.y = y
        self.z = z

d=D(3,4,5)                      （报错）
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#60>", line 1, in <module>
    d=D(3,4,5)
  File "<pyshell#59>", line 6, in __init__
    self.z = z
AttributeError: 'D' object has no attribute 'z'
报错原因：因为使用了__slots__属性，对象就会划分一个固定大小的空间，来存放指定的属性，这个时候__dict__属性就不需要了，空间因此也被节约出来，外国一网友测试上面的程序，改成加入__slots__属性，限定对象空间来存放指定属性，一下子节省9G空间。
但使用了__slots__属性的副作用也是明显的，那就是要以牺牲Python动态语言的灵活性作为前提，使用__slots__属性就没有办法拥有动态添加属性的功能。
四、继承自父类的__slots__属性是不会在子类中生效的。
Python只会关注各个具体的类中定义的__slots__属性。
class E(C):
    pass

e = E(250)
e.x                （继承自C，所以C能做的，E也能做）
250
e.y=250
e.y                （继承自C，所以C能做的，E也能做）
250
e.z=666             （动态的添加一个z，添加成功了。新添加的”z”=666,就放到e的__dict__属性里面去了）
e.z
666
e.__slots__             （继承自C，所以E有这个__slots__，虽E有__slots__属性，但是这个__slots__是类C的，这个是继承下来的。）
['x', 'y']
e.__dict__              （同时也会拥有一个__dict__属性，新添加的”z”=666,就放到e的__dict__属性里面去了）
{'z': 666}

再次强调一下：继承自父类的__slots__属性，是不会在子类中生效的，Python只关注各个具体类中定义的__slots__属性。