[Pythonのはじめ方] Part23: カプセル化・クラス変数とインスタンス変数

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.public_var = "これは公開変数です"
        self._protected_var = "これは保護変数です（慣習）"
        self.__private_var = "これはプライベート変数です"

    def print_vars(self):
        print(f"Public: {self.public_var}")
        print(f"Protected: {self._protected_var}")
        print(f"Private: {self.__private_var}") # クラス内部からはアクセス可能

    def get_private_var(self):
        """プライベート変数にアクセスするためのゲッターメソッド"""
        return self.__private_var

    def set_private_var(self, value):
        """プライベート変数を変更するためのセッターメソッド"""
        # ここで値の検証などを行うことができる
        if isinstance(value, str):
            self.__private_var = value
        else:
            print("エラー: 文字列を設定してください。")

# インスタンスの作成
obj = MyClass()

# Public変数へのアクセス
print(obj.public_var)

# Protected変数へのアクセス（可能だが非推奨）
print(obj._protected_var)

# Private変数への直接アクセス（エラーになる）
# print(obj.__private_var) # AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__private_var'

# 名前マングリングされた名前を使えばアクセス可能（非推奨）
print(obj._MyClass__private_var)

# メソッド経由でのアクセス
obj.print_vars()

# ゲッターメソッド経由でのアクセス
print(f"Getter経由: {obj.get_private_var()}")

# セッターメソッド経由での変更
obj.set_private_var("プライベート変数を変更しました")
print(f"Setter経由で変更後: {obj.get_private_var()}")
obj.set_private_var(123) # エラーメッセージが表示される

class Dog:
    # クラス変数
    species = "Canis familiaris" # 犬種（全ての犬インスタンスで共通）
    num_dogs = 0               # 作成された犬インスタンスの数

    def __init__(self, name):
        self.name = name # インスタンス変数
        Dog.num_dogs += 1 # インスタンスが作成されるたびにクラス変数をインクリメント

    def print_info(self):
        print(f"名前: {self.name}")
        print(f"種: {self.species}") # インスタンス経由でもクラス変数にアクセス可能

# インスタンスの作成
pochi = Dog("ポチ")
hachi = Dog("ハチ")

# クラス変数へのアクセス
print(f"犬の種 (クラス経由): {Dog.species}")
print(f"犬の種 (インスタンス経由): {pochi.species}")
print(f"犬の数 (クラス経由): {Dog.num_dogs}") # 出力: 2

# インスタンスのメソッド呼び出し
pochi.print_info()
print("-" * 10)
hachi.print_info()

# 注意点：インスタンス経由でクラス変数と同じ名前の変数に代入すると...
hachi.species = "Shiba Inu" # これはhachiインスタンスに新しい「インスタンス変数」speciesを作成する
print(f"ハチの種 (インスタンス変数): {hachi.species}") # 出力: Shiba Inu
print(f"ポチの種 (クラス変数): {pochi.species}")     # 出力: Canis familiaris (影響なし)
print(f"犬の種 (クラス変数): {Dog.species}")         # 出力: Canis familiaris (クラス変数自体は変わらない)

class Car:
    def __init__(self, make, model, year, color):
        # これらは全てインスタンス変数
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.color = color
        self.odometer = 0 # 走行距離メーターもインスタンスごとに異なる

    def drive(self, km):
        if km > 0:
            self.odometer += km
            print(f"{self.year}年式 {self.make} {self.model} が {km}km 走行しました。")
        else:
            print("走行距離は正の値を指定してください。")

    def get_description(self):
        return f"{self.year} {self.make} {self.model} ({self.color}), 走行距離: {self.odometer}km"

# インスタンスの作成
car1 = Car("Toyota", "Prius", 2023, "シルバー")
car2 = Car("Honda", "Civic", 2022, "ブラック")

# インスタンス変数の値はそれぞれ異なる
print(car1.get_description())
print(car2.get_description())

# 各インスタンスの状態を変更
car1.drive(150)
car2.drive(200)

print(car1.get_description())
print(car2.get_description())

class Circle:
    # クラス変数 (全ての円で共通)
    pi = 3.14159

    def __init__(self, radius):
        # インスタンス変数 (円ごとに異なる)
        self.radius = radius

    def area(self):
        # インスタンス変数とクラス変数を使用
        return Circle.pi * (self.radius ** 2)

    def circumference(self):
        # インスタンス変数とクラス変数を使用
        return 2 * Circle.pi * self.radius

# インスタンス作成
c1 = Circle(5)
c2 = Circle(10)

print(f"円1の半径: {c1.radius}, 面積: {c1.area():.2f}, 円周: {c1.circumference():.2f}")
print(f"円2の半径: {c2.radius}, 面積: {c2.area():.2f}, 円周: {c2.circumference():.2f}")

# クラス変数 pi の値は共有されている
print(f"円1の円周率: {c1.pi}") # インスタンス経由でもアクセス可能
print(f"円2の円周率: {c2.pi}")
print(f"クラスの円周率: {Circle.pi}")