Python3のクラス変数とインスタンス変数を理解する

投稿日: 2019-11-08 2022-10-16
タグ: Development, python

序章

オブジェクト指向プログラミングでは、変数をクラスレベルまたはインスタンスレベルで使用できます。変数は基本的に、プログラムで使用している値を表すシンボルです。

クラスレベルでは、変数はクラス変数と呼ばれ、インスタンスレベルの変数はインスタンス変数と呼ばれます。

変数がインスタンス間で一貫していると予想される場合、または変数を初期化したい場合は、その変数をクラスレベルで定義できます。変数がインスタンス間で大幅に変化すると予想される場合は、インスタンスレベルで変数を定義できます。

ソフトウェア開発の原則の1つは、 DRY の原則です。これは、自分自身を繰り返さないの略です。この原則は、コード内の繰り返しを制限することを目的としており、オブジェクト指向プログラミングは、冗長性を減らすため、DRYの原則に準拠しています。

このチュートリアルでは、Python内のオブジェクト指向プログラミングでのクラス変数とインスタンス変数の両方の使用方法を示します。

前提条件

Python 3をインストールし、コンピューターまたはサーバーにプログラミング環境をセットアップする必要があります。プログラミング環境をセットアップしていない場合は、ローカルプログラミング環境またはサーバー上のプログラミング環境のインストールおよびセットアップガイドを参照して、オペレーティングに適したものにすることができます。システム（Ubuntu、CentOS、Debianなど）

クラス変数

クラス変数は、クラス構造内で定義されます。それらはクラス自体によって所有されているため、クラス変数はクラスのすべてのインスタンスによって共有されます。したがって、クラス変数を使用して変数を初期化しない限り、通常、これらはすべてのインスタンスで同じ値になります。

すべてのメソッドの外部で定義されるクラス変数は、慣例により、通常、クラスヘッダーのすぐ下、コンストラクターメソッドおよびその他のメソッドの前に配置されます。

情報：このチュートリアルのサンプルコードに従うには、ローカルシステムでPythonインタラクティブシェルを開いて、 python3 指図。次に、例の後に追加して、例をコピー、貼り付け、または編集できます。 >>> 促す。

クラス変数だけでは、次のようになります。

class Shark:
    animal_type = "fish"

ここで、変数 animal_type 値が割り当てられます "fish".

のインスタンスを作成できます Shark クラス（これを呼びます new_shark）そしてドット表記を使用して変数を出力します。

shark.py

class Shark:
    animal_type = "fish"

new_shark = Shark()
print(new_shark.animal_type)

プログラムを実行してみましょう：

python shark.py

Outputfish

プログラムは変数の値を返します。

さらにいくつかのクラス変数を追加して、それらを出力してみましょう。

shark.py

class Shark:
    animal_type = "fish"
    location = "ocean"
    followers = 5

new_shark = Shark()
print(new_shark.animal_type)
print(new_shark.location)
print(new_shark.followers)

他の変数と同様に、クラス変数は、Pythonで使用可能な任意のデータ型で構成できます。このプログラムには、文字列と整数があります。でプログラムをもう一度実行してみましょう python shark.py コマンドを実行して出力を確認します。

Outputfish
ocean
5

のインスタンス new_shark プログラムを実行すると、すべてのクラス変数にアクセスしてそれらを出力できます。

クラス変数を使用すると、クラスの作成時に変数を定義できます。これらの変数とそれに関連する値は、クラスの各インスタンスからアクセスできます。

インスタンス変数

インスタンス変数は、クラスのインスタンスによって所有されます。これは、クラスのオブジェクトまたはインスタンスごとに、インスタンス変数が異なることを意味します。

クラス変数とは異なり、インスタンス変数はメソッド内で定義されます。

の中に Shark 以下のクラス例、 name と age インスタンス変数は次のとおりです。

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

作成するとき Shark オブジェクトの場合、これらの変数を定義する必要があります。これらの変数は、コンストラクターメソッドまたは別のメソッド内でパラメーターとして渡されます。

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

new_shark = Shark("Sammy", 5)

クラス変数と同様に、インスタンス変数を出力するために同様に呼び出すことができます。

shark.py

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

new_shark = Shark("Sammy", 5)
print(new_shark.name)
print(new_shark.age)

上記のプログラムを実行すると python shark.py、次の出力を受け取ります。

OutputSammy
5

受け取る出力は、オブジェクトインスタンス用に初期化した変数の値で構成されています。 new_shark.

の別のオブジェクトを作成しましょう Shark と呼ばれるクラス stevie:

shark.py

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

new_shark = Shark("Sammy", 5)
print(new_shark.name)
print(new_shark.age)

stevie = Shark("Stevie", 8)
print(stevie.name)
print(stevie.age)

OutputSammy
5
Stevie
8

The stevie オブジェクト、のような new_shark オブジェクトは、そのインスタンスに固有のパラメータを渡します Shark インスタンス変数に値を割り当てるクラス。

クラスのオブジェクトが所有するインスタンス変数を使用すると、オブジェクトまたはインスタンスごとに、それらの変数に異なる値を割り当てることができます。

クラス変数とインスタンス変数を一緒に操作する

クラス変数とインスタンス変数は同時に利用されることが多いので、を使用してこの例を見てみましょう。 Shark 作成したクラス。プログラムのコメントは、プロセスの各ステップの概要を示しています。

shark.py

class Shark:

    # Class variables
    animal_type = "fish"
    location = "ocean"

    # Constructor method with instance variables name and age
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # Method with instance variable followers
    def set_followers(self, followers):
        print("This user has " + str(followers) + " followers")


def main():
    # First object, set up instance variables of constructor method
    sammy = Shark("Sammy", 5)

    # Print out instance variable name
    print(sammy.name)

    # Print out class variable location
    print(sammy.location)

    # Second object
    stevie = Shark("Stevie", 8)

    # Print out instance variable name
    print(stevie.name)

    # Use set_followers method and pass followers instance variable
    stevie.set_followers(77)

    # Print out class variable animal_type
    print(stevie.animal_type)

if __name__ == "__main__":
    main()

プログラムを実行すると python shark.py、次の出力を受け取ります。

OutputSammy
ocean
Stevie
This user has 77 followers
fish

ここでは、の2つのオブジェクトでクラス変数とインスタンス変数の両方を利用しました。 Shark クラス、 sammy と stevie.

結論

オブジェクト指向プログラミングでは、クラスレベルの変数はクラス変数と呼ばれ、オブジェクトレベルの変数はインスタンス変数と呼ばれます。

この区別により、クラス変数を使用して、変数に割り当てられた特定の値でオブジェクトを初期化し、インスタンス変数でオブジェクトごとに異なる変数を使用できます。

クラス固有およびインスタンス固有の変数を利用することで、コードがDRYの原則に準拠し、コード内の繰り返しを減らすことができます。

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