面向对象【九】三大特性之封装 python面向对象三大特性之一封装

python面向对象三大特性之一封装

 

一、什么是封装

  在程序设计中,封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象,即将某些部分隐藏起来,在程序外部看不到,其

含义是其他程序无法调用。

  要了解封装,离不开“私有化”,就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内,外部无法调用。

  二、为什么要封装

  封装数据的主要原因是:保护隐私(把不想别人知道的东西封装起来)

  封装方法的主要原因是:隔离复杂度(比如:电视机,我们看见的就是一个黑匣子,其实里面有很多电器元件,对于

用户来说,我们不需要清楚里面都有些元件,电视机把那些电器元件封装在黑匣子里,提供给用户的只是几个按钮接口,

通过按钮就能实现对电视机的操作。)

  提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为了一个入口),就是函数,称为接口函数,这与接口的概念还

不一样,接口代表一组接口函数的集合体。

  三、封装分为两个层面

  封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入

口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更

多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问)

  第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去

访问里面的名字,这本身就是一种封装。

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print (m1.brand)  #实例化对象(m1.)
print (motor_vehicle.tag)  #类名(motor_vehicle.)
- - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - -
春风
fuel oil

  注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口

  第二个层面的封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或

者留下少量接口(函数)供外部访问。

  Python中私有化的方法也比较简单,即在准备私有化的属性(包括方法、数据)名字前面加两个下划线即可。

  类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成:_类名__x的形式:

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class  A:
     __N = 0  #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
     def  __init__( self ):
         self .__X = 10  #变形为self._A__X
     def  __foo( self ):  #变形为_A__foo
         print ( 'from A' )
     def  bar( self ):
         self .__foo()  #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.  

  这种自动变形的特点:

    1、类中定义的__x只能在内部使用,如self.__x,引用的就是变形的结果。

    2、这种变形其实正是针对外部的变形,在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

    3、在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x,因为子类中变形成了:_子类名__x,而父类中变形成了:_父

类名__x,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。

  注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后

外部就可以使用了

  这种变形需要注意的问题是:

  1、这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性,知道了类名和属性名就可以拼出名字:_类名__属

性,然后就可以访问了,如a._A__N

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=  A()
print (a._A__N)
print (a._A__X)
print (A._A__N)
- - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - -
0
10
0

  2、变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作,不会变形

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=  A()  #实例化对象a
print (a.__dict__)  #打印变形的内容
a.__Y  =  20  #新增Y的值,此时加__不会变形
print (a.__dict__)  #打印变形的内容
- - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - -
{ '_A__X' 10 }
{ '_A__X' 10 '__Y' 20 #发现后面的Y并没有变形

  3、在继承中,父类如果不想让子类覆盖自己的方法,可以将方法定义为私有的

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class  A:  #这是正常情况
     def  fa( self ):
         print ( "from A" )
     def  test( self ):
         self .fa()
 
class  B(A):
     def  fa( self ):
         print ( "from B" )
 
=  B()
b.test()
- - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - -
from  B

  看一下把fa被定义成私有的情况:

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class  A:  #把fa定义成私有的,即__fa
     def  __fa( self ):  #在定义时就变形为_A__fa
         print ( "from A" )
     def  test( self ):
         self .__fa()  #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa
 
class  B(A):
     def  __fa( self ):  #b调用的是test,跟这个没关系
         print ( "from B" )
 
=  B()
b.test()
- - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - -
from  A

  四、特性(property)

  1、什么是特性property

  property是一种特殊的属性,访问它时会执行一段功能(函数)然后返回值(就是一个装饰器)

  注意:被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用,而被propery装饰的属性,分成三种:property、被装饰

的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter(都是以装饰器的形式)。

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class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,length,width,high):
         self .length  =  length  #房间的长
         self .width  =  width  #房间的宽
         self .high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #求房间的平方的功能
         return  self .length  *  self .width  #房间的面积就是:长x宽
     @property
     def  perimeter( self ):  #求房间的周长的功能
         return  2  *  ( self .length  +  self .width)  #公式为:(长 + 宽)x 2
     @property
     def  volume( self ):  #求房间的体积的功能
         return  self .length  *  self .width  *  self .high  #公式为:长 x 宽 x 高
 
r1  =  room( 2 , 3 , 4 #实例化一个对象r1
print ( "r1.area:" ,r1.area)  #可以像访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print ( "r1.perimeter:" ,r1.perimeter)  #同上,就不用像调用绑定方法一样,还得加括号,才能运行
print ( "r1.volume:" ,r1.volume)  #同上,就像是把运算过程封装到一个函数内部,我们不管过程,只要有结果就行
- - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - -
r1.area:  6
r1.perimeter:  10
r1.volume:  24

   注意:此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。

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r1.area  =  8  #为特性area赋值
r1.perimeter  =  14  #为特性perimeter赋值
r1.volume  =  24  #为特性volume赋值
'''
抛出异常:
     r1.area = 8 #第一个就抛异常了,后面的也一样
AttributeError: can't set attribute
 
'''

2、为什么要用property

  将一个类的函数定义成特性以后,对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后

计算出来的,这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。

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class  people:  #定义一个人的类
     def  __init__( self ,name,sex):
         self .name  =  name
         self .sex  =  sex  #p1.sex = "male",遇到property,优先用property
 
     @property  #查看sex的值
     def  sex( self ):
         return  self .__sex  #返回正真存值的地方
 
     @sex .setter  #修改sex的值
     def  sex( self ,value):
         if  not  isinstance (value, str ):  #在设定值之前进行类型检查
             raise  TypeError( "性别必须是字符串类型" #不是str类型时,主动抛出异常
         self .__sex  =  value  #类型正确的时候,直接修改__sex的值,这是值正真存放的地方
             #这里sex前加"__",对sex变形,隐藏。
 
     @sex .deleter  #删除sex
     def  sex( self ):
         del  self .__sex
 
p1  =  people( "egon" , "male" #实例化对象p1
print (p1.sex)  #查看p1的sex,此时要注意self.sex的优先级
p1.sex  =  "female"  #修改sex的值
print (p1.sex)  #查看修改后p1的sex
print (p1.__dict__)  #查看p1的名称空间,此时里面有sex
del  p1.sex  #删除p1的sex
print (p1.__dict__)  #查看p1的名称空间,此时发现里面已经没有sex了
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
male
female
{ 'name' 'egon' '_people__sex' 'female' }
{ 'name' 'egon' }

  python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中,在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的

,然后提供set和get方法(接口)去设置和获取,在python中通过property方法可以实现。

  五、封装与扩展性

  封装在于明确区分内外,使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码;而外部使用用者只知道一

个接口(函数),只要接口(函数)名、参数不变,使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说

,只要接口这个基础约定不变,则代码改变不足为虑。 

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#类的设计者
class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,name,owner,length,width,high):
         self .name  =  name
         self .owner  =  owner
         self .__length  =  length  #房间的长
         self .__width  =  width  #房间的宽
         self .__high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #求房间的平方的功能
         return  self .__length  *  self .__width  #对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,\
                                             # 此时我们想求的是房间的面积就是:长x宽

  实例化对象通过接口,调用相关属性得到想要的值:

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#类的使用者
r1  =  room( "客厅" , "michael" , 20 , 30 , 9 #实例化一个对象r1
print (r1.area)  #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
- - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - -
600  #得到了客厅的面积

  扩展原有的代码,使功能增加:

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#类的设计者,轻松的扩展了功能,而类的使用者完全不需要改变自己的代码
class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,name,owner,length,width,high):
         self .name  =  name  #房间名
         self .owner  =  owner  #房子的主人
         self .__length  =  length  #房间的长
         self .__width  =  width  #房间的宽
         self .__high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #对外提供的接口,隐藏内部实现
         return  self .__length  *  self .__width,\
                self .__length  *  self .__width  *  self .__high  #此时我们增加了求体积,
         # 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使
         # 用该方法,但是功能已经增加了

  对于类的使用者,仍然在调用area接口的人来说,根本无需改动自己的代码,就可以用上新功能:

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#类的使用者
r1  =  room( "客厅" , "michael" , 20 , 30 , 9 #实例化一个对象r1
print (r1.area)  #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
- - - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - -
( 600 5400 #得到了新增的功能的值

一、什么是封装

  在程序设计中,封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象,即将某些部分隐藏起来,在程序外部看不到,其

含义是其他程序无法调用。

  要了解封装,离不开“私有化”,就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内,外部无法调用。

  二、为什么要封装

  封装数据的主要原因是:保护隐私(把不想别人知道的东西封装起来)

  封装方法的主要原因是:隔离复杂度(比如:电视机,我们看见的就是一个黑匣子,其实里面有很多电器元件,对于

用户来说,我们不需要清楚里面都有些元件,电视机把那些电器元件封装在黑匣子里,提供给用户的只是几个按钮接口,

通过按钮就能实现对电视机的操作。)

  提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为了一个入口),就是函数,称为接口函数,这与接口的概念还

不一样,接口代表一组接口函数的集合体。

  三、封装分为两个层面

  封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入

口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更

多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问)

  第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去

访问里面的名字,这本身就是一种封装。

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print (m1.brand)  #实例化对象(m1.)
print (motor_vehicle.tag)  #类名(motor_vehicle.)
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春风
fuel oil

  注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口

  第二个层面的封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或

者留下少量接口(函数)供外部访问。

  Python中私有化的方法也比较简单,即在准备私有化的属性(包括方法、数据)名字前面加两个下划线即可。

  类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成:_类名__x的形式:

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class  A:
     __N = 0  #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
     def  __init__( self ):
         self .__X = 10  #变形为self._A__X
     def  __foo( self ):  #变形为_A__foo
         print ( 'from A' )
     def  bar( self ):
         self .__foo()  #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.  

  这种自动变形的特点:

    1、类中定义的__x只能在内部使用,如self.__x,引用的就是变形的结果。

    2、这种变形其实正是针对外部的变形,在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

    3、在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x,因为子类中变形成了:_子类名__x,而父类中变形成了:_父

类名__x,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。

  注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后

外部就可以使用了

  这种变形需要注意的问题是:

  1、这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性,知道了类名和属性名就可以拼出名字:_类名__属

性,然后就可以访问了,如a._A__N

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=  A()
print (a._A__N)
print (a._A__X)
print (A._A__N)
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  2、变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作,不会变形

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=  A()  #实例化对象a
print (a.__dict__)  #打印变形的内容
a.__Y  =  20  #新增Y的值,此时加__不会变形
print (a.__dict__)  #打印变形的内容
- - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - -
{ '_A__X' 10 }
{ '_A__X' 10 '__Y' 20 #发现后面的Y并没有变形

  3、在继承中,父类如果不想让子类覆盖自己的方法,可以将方法定义为私有的

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class  A:  #这是正常情况
     def  fa( self ):
         print ( "from A" )
     def  test( self ):
         self .fa()
 
class  B(A):
     def  fa( self ):
         print ( "from B" )
 
=  B()
b.test()
- - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - -
from  B

  看一下把fa被定义成私有的情况:

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class  A:  #把fa定义成私有的,即__fa
     def  __fa( self ):  #在定义时就变形为_A__fa
         print ( "from A" )
     def  test( self ):
         self .__fa()  #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa
 
class  B(A):
     def  __fa( self ):  #b调用的是test,跟这个没关系
         print ( "from B" )
 
=  B()
b.test()
- - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - -
from  A

  四、特性(property)

  1、什么是特性property

  property是一种特殊的属性,访问它时会执行一段功能(函数)然后返回值(就是一个装饰器)

  注意:被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用,而被propery装饰的属性,分成三种:property、被装饰

的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter(都是以装饰器的形式)。

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class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,length,width,high):
         self .length  =  length  #房间的长
         self .width  =  width  #房间的宽
         self .high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #求房间的平方的功能
         return  self .length  *  self .width  #房间的面积就是:长x宽
     @property
     def  perimeter( self ):  #求房间的周长的功能
         return  2  *  ( self .length  +  self .width)  #公式为:(长 + 宽)x 2
     @property
     def  volume( self ):  #求房间的体积的功能
         return  self .length  *  self .width  *  self .high  #公式为:长 x 宽 x 高
 
r1  =  room( 2 , 3 , 4 #实例化一个对象r1
print ( "r1.area:" ,r1.area)  #可以像访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print ( "r1.perimeter:" ,r1.perimeter)  #同上,就不用像调用绑定方法一样,还得加括号,才能运行
print ( "r1.volume:" ,r1.volume)  #同上,就像是把运算过程封装到一个函数内部,我们不管过程,只要有结果就行
- - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - -
r1.area:  6
r1.perimeter:  10
r1.volume:  24

   注意:此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。

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r1.area  =  8  #为特性area赋值
r1.perimeter  =  14  #为特性perimeter赋值
r1.volume  =  24  #为特性volume赋值
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抛出异常:
     r1.area = 8 #第一个就抛异常了,后面的也一样
AttributeError: can't set attribute
 
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2、为什么要用property

  将一个类的函数定义成特性以后,对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后

计算出来的,这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。

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class  people:  #定义一个人的类
     def  __init__( self ,name,sex):
         self .name  =  name
         self .sex  =  sex  #p1.sex = "male",遇到property,优先用property
 
     @property  #查看sex的值
     def  sex( self ):
         return  self .__sex  #返回正真存值的地方
 
     @sex .setter  #修改sex的值
     def  sex( self ,value):
         if  not  isinstance (value, str ):  #在设定值之前进行类型检查
             raise  TypeError( "性别必须是字符串类型" #不是str类型时,主动抛出异常
         self .__sex  =  value  #类型正确的时候,直接修改__sex的值,这是值正真存放的地方
             #这里sex前加"__",对sex变形,隐藏。
 
     @sex .deleter  #删除sex
     def  sex( self ):
         del  self .__sex
 
p1  =  people( "egon" , "male" #实例化对象p1
print (p1.sex)  #查看p1的sex,此时要注意self.sex的优先级
p1.sex  =  "female"  #修改sex的值
print (p1.sex)  #查看修改后p1的sex
print (p1.__dict__)  #查看p1的名称空间,此时里面有sex
del  p1.sex  #删除p1的sex
print (p1.__dict__)  #查看p1的名称空间,此时发现里面已经没有sex了
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
male
female
{ 'name' 'egon' '_people__sex' 'female' }
{ 'name' 'egon' }

  python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中,在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的

,然后提供set和get方法(接口)去设置和获取,在python中通过property方法可以实现。

  五、封装与扩展性

  封装在于明确区分内外,使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码;而外部使用用者只知道一

个接口(函数),只要接口(函数)名、参数不变,使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说

,只要接口这个基础约定不变,则代码改变不足为虑。 

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#类的设计者
class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,name,owner,length,width,high):
         self .name  =  name
         self .owner  =  owner
         self .__length  =  length  #房间的长
         self .__width  =  width  #房间的宽
         self .__high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #求房间的平方的功能
         return  self .__length  *  self .__width  #对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,\
                                             # 此时我们想求的是房间的面积就是:长x宽

  实例化对象通过接口,调用相关属性得到想要的值:

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#类的使用者
r1  =  room( "客厅" , "michael" , 20 , 30 , 9 #实例化一个对象r1
print (r1.area)  #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
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600  #得到了客厅的面积

  扩展原有的代码,使功能增加:

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#类的设计者,轻松的扩展了功能,而类的使用者完全不需要改变自己的代码
class  room:  #定义一个房间的类
     def  __init__( self ,name,owner,length,width,high):
         self .name  =  name  #房间名
         self .owner  =  owner  #房子的主人
         self .__length  =  length  #房间的长
         self .__width  =  width  #房间的宽
         self .__high  =  high  #房间的高
     @property
     def  area( self ):  #对外提供的接口,隐藏内部实现
         return  self .__length  *  self .__width,\
                self .__length  *  self .__width  *  self .__high  #此时我们增加了求体积,
         # 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使
         # 用该方法,但是功能已经增加了

  对于类的使用者,仍然在调用area接口的人来说,根本无需改动自己的代码,就可以用上新功能:

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#类的使用者
r1  =  room( "客厅" , "michael" , 20 , 30 , 9 #实例化一个对象r1
print (r1.area)  #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
- - - - - - - - - - - - - - 输出结果 - - - - - - - - - - - - - - -
( 600 5400 #得到了新增的功能的值

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转载自www.cnblogs.com/youxiu123/p/11481196.html