本文主要介紹了串口通信協(xié)議的基本概念、串口通信的基本流程、如何使用 Python 語言創(chuàng)建一個(gè)類和類內(nèi)成員中屬性和方法的定義。

全網(wǎng)最適合入門的面向?qū)ο缶幊探坛蹋?2 類和對(duì)象的 Python 實(shí)現(xiàn)-使用 Python 創(chuàng)建類

摘要

本文主要介紹了串口通信協(xié)議的基本概念、串口通信的基本流程、如何使用 Python 語言創(chuàng)建一個(gè)類和類內(nèi)成員中屬性和方法的定義。

正文

這里開始，我們將以嵌入式中常用的串口通信協(xié)議為例，講解以下知識(shí)：

① 如何在 Python 中創(chuàng)建類和對(duì)象；

② 如何為 Python 對(duì)象添加屬性和行為；

③ 如何將類組織成包和模塊；

④ 如何限制外部訪問私有數(shù)據(jù)。

在使用 Python 進(jìn)行編程之前，我們先回想一下平時(shí)我們是如何使用串口的。總結(jié)來說，無非就是下面幾個(gè)步驟：

① 首先，我們需要確定要使用的串口號(hào)。

② 其次，配置波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位、DTR/DSR、RTS/CTS 和 XON/XOFF。

③ 第三，打開串口。

④ 第四，收發(fā)數(shù)據(jù)。

⑤ 第五，關(guān)閉串口。

接下來，我們就來研究下用 Python 怎么實(shí)現(xiàn)面對(duì)對(duì)象的串口操作。

在大多數(shù)編程語言中，類就是一組用來描述如何生成一個(gè)對(duì)象的代碼段，由于 Python 是動(dòng)態(tài)語言，類是動(dòng)態(tài)生成的。通過 class 關(guān)鍵字我們可以定義一個(gè)新的類型，class 之后為類的名稱并以冒號(hào)結(jié)尾:

_# 類名必須遵循標(biāo)準(zhǔn)的 Python 變量名準(zhǔn)則_
_# 必須以字母或下畫線開頭，并只能由字母、下畫線或數(shù)字組成_
_# PEP 8標(biāo)準(zhǔn)建議類名應(yīng)該用駝峰格式：_
_#   以大寫字母開頭，任意后續(xù)單詞都以大寫字母開頭_
class ClassName:
    pass

類的定義行后面是類的內(nèi)容塊。和其他的 Python 代碼結(jié)構(gòu)一樣，類也用縮進(jìn)而非其他語言常用的大括號(hào)或方括號(hào)來界定。Python 中盡量用 4 個(gè)空格作為縮進(jìn)。任何好用的代碼編輯器都支持將 Tab 鍵輸入替換為 4 個(gè)空格。由于示例中第一個(gè)類實(shí)際上什么都不做，因此我們簡(jiǎn)單地在第 2 行用 pass 關(guān)鍵字表示下面沒有進(jìn)一步的動(dòng)作了。

class ClassName:
    pass

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

這里，我們使用 printf 函數(shù)輸出類和實(shí)例的相關(guān)信息。需要說明的是，在 Python，所有的數(shù)據(jù)類型，值，變量，函數(shù)，類，實(shí)例等等一切可操作的基本單元都使用對(duì)象（Object）表示。每個(gè)對(duì)象有三個(gè)基本屬性：ID，類型和值，也即有一塊內(nèi)存中存儲(chǔ)了一個(gè)對(duì)象，這塊內(nèi)存中一定存有這三個(gè)屬性。在以上的輸出中，我們可以看到在 Python 中定義一個(gè)新類（Class）等于創(chuàng)建了一個(gè)新類型（Type）的對(duì)象（Object），解釋器中一切對(duì)象均存儲(chǔ)在 PyObject 結(jié)構(gòu)中。

示例中，我們定義了一個(gè)自己的類型 ClassName，c 是它的實(shí)例（Instance），它的類型是 main.ClassName。Class 和 Type 均是指類型（Type），Class 通常用于普通用戶使用 class 自定義的類型。Type 通常指 Python 的解釋器 CPython 內(nèi)置的類型。

<__main__.ClassName object at 0x00000281CFD71190>

指明了當(dāng)前實(shí)例 c 所處內(nèi)存空間為 0x00000281CFD71190。

這里，我們首先創(chuàng)建一個(gè)串口類 SerialClass：

_# 創(chuàng)建一個(gè)串口類_
class SerialClass:
    pass

但可以看到，我們并沒有定義類中任何東西，現(xiàn)在該怎么操作呢，怎么實(shí)現(xiàn)一個(gè)串口的收發(fā)功能呢？對(duì)于一個(gè)類而言，一般具有兩個(gè)成員：屬性和方法。用來描述具體某個(gè)對(duì)象的特征的是屬性，是靜態(tài)的，例如串口通信需要設(shè)置的一些參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位位數(shù)等。每個(gè)對(duì)象有它們自己的行為或者是使用它們的方法，比如串口發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、設(shè)置通信參數(shù)等，我們把這些行為稱之為方法，是動(dòng)態(tài)的，可以使用這些方法來操作一個(gè)對(duì)象。

關(guān)于如何為我們剛剛創(chuàng)建的串口類添加屬性和方法，我們下一節(jié)會(huì)講到。

文檔和代碼獲取

可訪問如下鏈接進(jìn)行對(duì)文檔下載：

https://github.com/leezisheng/Doc

本文檔主要介紹如何使用 Python 進(jìn)行面向?qū)ο缶幊蹋枰x者對(duì) Python 語法和單片機(jī)開發(fā)具有基本了解。相比其他講解 Python 面向?qū)ο缶幊痰牟┛突驎裕疚臋n更加詳細(xì)、側(cè)重于嵌入式上位機(jī)應(yīng)用，以上位機(jī)和下位機(jī)的常見串口數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)處理、動(dòng)態(tài)圖繪制等為應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)使用 Sourcetrail 代碼軟件對(duì)代碼進(jìn)行可視化閱讀便于讀者理解。

相關(guān)示例代碼獲取鏈接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

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