Python面向?qū)ο缶幊趟枷?/h1>

面向?qū)ο缶幊獭狾bject Oriented Programming扣典,簡稱OOP唆鸡,是一種程序設(shè)計思想兄裂。OOP把對象作為程序的基本單元,一個對象包含了數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)寄摆。

面向過程的程序設(shè)計把計算機(jī)程序視為一系列的命令集合谅辣,即一組函數(shù)的順序執(zhí)行。為了簡化程序設(shè)計婶恼,面向過程把函數(shù)繼續(xù)切分為子函數(shù)桑阶,即把大塊函數(shù)通過切割成小塊函數(shù)來降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

而面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計把計算機(jī)程序視為一組對象的集合勾邦,而每個對象都可以接收其他對象發(fā)過來的消息蚣录,并處理這些消息,計算機(jī)程序的執(zhí)行就是一系列消息在各個對象之間傳遞眷篇。

在Python中萎河,所有數(shù)據(jù)類型都可以視為對象,當(dāng)然也可以自定義對象蕉饼。自定義的對象數(shù)據(jù)類型就是面向?qū)ο笾械念悾–lass)的概念虐杯。

我們以一個例子來說明面向過程和面向?qū)ο笤诔绦蛄鞒躺系牟煌帯?/p>

假設(shè)我們要處理學(xué)生的成績表,為了表示一個學(xué)生的成績昧港,面向過程的程序可以用一個dict表示:

std1 ={ 'name': 'Michael', 'score':98}

std2 ={ 'name': 'Bob', 'score':81}

而處理學(xué)生成績可以通過函數(shù)實現(xiàn)擎椰,比如打印學(xué)生的成績:

def?print_score(std):

print('%s:?%s'?%?(std['name'],?std['score']))

如果采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想,我們首選思考的不是程序的執(zhí)行流程创肥,而是Student這種數(shù)據(jù)類型應(yīng)該被視為一個對象达舒,這個對象擁有name和score這兩個屬性(Property)。如果要打印一個學(xué)生的成績叹侄,首先必須創(chuàng)建出這個學(xué)生對應(yīng)的對象巩搏,然后,給對象發(fā)一個print_score消息趾代,讓對象自己把自己的數(shù)據(jù)打印出來贯底。

class?Student(object):

def?__init__(self,?name,?score):

self.name?=?name

self.score?=?score????def?print_score(self):

print('%s:?%s'?%?(self.name,?self.score))

給對象發(fā)消息實際上就是調(diào)用對象對應(yīng)的關(guān)聯(lián)函數(shù),我們稱之為對象的方法(Method)撒强。面向?qū)ο蟮某绦驅(qū)懗鰜砭拖襁@樣:

bart?=?Student('Bart?Simpson',?59)

lisa?=?Student('Lisa?Simpson',?87)

bart.print_score()

lisa.print_score()

面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想是從自然界中來的丈甸,因為在自然界中,類(Class)和實例(Instance)的概念是很自然的尿褪。Class是一種抽象概念,比如我們定義的Class——Student得湘,是指學(xué)生這個概念杖玲,而實例(Instance)則是一個個具體的Student,比如淘正,Bart Simpson和Lisa Simpson是兩個具體的Student摆马。

所以臼闻,面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想是抽象出Class,根據(jù)Class創(chuàng)建Instance囤采。

面向?qū)ο蟮某橄蟪潭扔直群瘮?shù)要高述呐,因為一個Class既包含數(shù)據(jù),又包含操作數(shù)據(jù)的方法蕉毯。

小結(jié)

數(shù)據(jù)封裝乓搬、繼承和多態(tài)是面向?qū)ο蟮娜筇攸c 。

類(Class)和實例(Instance)

面向?qū)ο笞钪匾母拍罹褪穷悾–lass)和實例(Instance)代虾,必須牢記類是抽象的模板进肯,比如Student類,而實例是根據(jù)類創(chuàng)建出來的一個個具體的“對象”棉磨,每個對象都擁有相同的方法江掩,但各自的數(shù)據(jù)可能不同。

仍以Student類為例乘瓤,在Python中环形,定義類是通過class關(guān)鍵字:

class?Student(object):

pass

class后面緊接著是類名,即Student衙傀,類名通常是大寫開頭的單詞抬吟,緊接著是(object),表示該類是從哪個類繼承下來的差油,繼承的概念我們后面再講拗军,通常,如果沒有合適的繼承類蓄喇,就使用object類发侵,這是所有類最終都會繼承的類。

定義好了Student類妆偏,就可以根據(jù)Student類創(chuàng)建出Student的實例刃鳄,創(chuàng)建實例是通過類名+()實現(xiàn)的:

>>> bart = Student()

>>> bart<__main__.Studentobjectat0x10a67a590>

>>> Student

可以看到,變量bart指向的就是一個Student的實例钱骂,后面的0x10a67a590是內(nèi)存地址叔锐,每個object的地址都不一樣,而Student本身則是一個類见秽。

可以自由地給一個實例變量綁定屬性愉烙,比如,給實例bart綁定一個name屬性:

>>>bart.name ='Bart Simpson'

>>>bart.name'Bart Simpson'

由于類可以起到模板的作用解取,因此步责,可以在創(chuàng)建實例的時候,把一些我們認(rèn)為必須綁定的屬性強(qiáng)制填寫進(jìn)去。通過定義一個特殊的__init__方法蔓肯,在創(chuàng)建實例的時候遂鹊,就把name,score等屬性綁上去:

class?Student(object):

def?__init__(self,?name,?score):

self.name?=?name

self.score?=?score

注意:特殊方法“init”前后有兩個下劃線U岚1恕!

注意到__init__方法的第一個參數(shù)永遠(yuǎn)是self调限,表示創(chuàng)建的實例本身舟陆,因此,在__init__方法內(nèi)部旧噪,就可以把各種屬性綁定到self吨娜,因為self就指向創(chuàng)建的實例本身。

有了__init__方法淘钟,在創(chuàng)建實例的時候宦赠,就不能傳入空的參數(shù)了,必須傳入與__init__方法匹配的參數(shù)米母,但self不需要傳勾扭,Python解釋器自己會把實例變量傳進(jìn)去:

>>>bart = Student('Bart Simpson',59)

>>>bart.name'Bart Simpson'

>>>bart.score59

和普通的函數(shù)相比,在類中定義的函數(shù)只有一點不同铁瞒,就是第一個參數(shù)永遠(yuǎn)是實例變量self妙色,并且,調(diào)用時慧耍,不用傳遞該參數(shù)身辨。除此之外,類的方法和普通函數(shù)沒有什么區(qū)別芍碧,所以煌珊,你仍然可以用默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)泌豆、關(guān)鍵字參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù)定庵。

數(shù)據(jù)封裝

面向?qū)ο缶幊痰囊粋€重要特點就是數(shù)據(jù)封裝。在上面的Student類中踪危,每個實例就擁有各自的name和score這些數(shù)據(jù)蔬浙。我們可以通過函數(shù)來訪問這些數(shù)據(jù)贞远,比如打印一個學(xué)生的成績:

>>>defprint_score(std):...print('%s: %s'% (std.name, std.score))

...

>>>print_score(bart)

Bart Simpson:59

但是畴博,既然Student實例本身就擁有這些數(shù)據(jù),要訪問這些數(shù)據(jù)蓝仲,就沒有必要從外面的函數(shù)去訪問绎晃,可以直接在Student類的內(nèi)部定義訪問數(shù)據(jù)的函數(shù)蜜唾,這樣,就把“數(shù)據(jù)”給封裝起來了庶艾。這些封裝數(shù)據(jù)的函數(shù)是和Student類本身是關(guān)聯(lián)起來的,我們稱之為類的方法:

class?Student(object):

def?__init__(self,?name,?score):

self.name?=?name

self.score?=?score????def?print_score(self):

print('%s:?%s'?%?(self.name,?self.score))

要定義一個方法擎勘,除了第一個參數(shù)是self外咱揍,其他和普通函數(shù)一樣。要調(diào)用一個方法棚饵,只需要在實例變量上直接調(diào)用煤裙,除了self不用傳遞,其他參數(shù)正常傳入:

>>>?bart.print_score()

Bart?Simpson:?59

這樣一來噪漾,我們從外部看Student類硼砰,就只需要知道,創(chuàng)建實例需要給出name和score欣硼,而如何打印题翰,都是在Student類的內(nèi)部定義的,這些數(shù)據(jù)和邏輯被“封裝”起來了诈胜,調(diào)用很容易豹障,但卻不用知道內(nèi)部實現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

封裝的另一個好處是可以給Student類增加新的方法焦匈,比如get_grade:

class?Student(object):

...????def?get_grade(self):

if?self.score?>=?90:????????????return?'A'

elif?self.score?>=?60:????????????return?'B'

else:????????????return?'C'

同樣的血公,get_grade方法可以直接在實例變量上調(diào)用,不需要知道內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié):

>>>?bart.get_grade()'C'

小結(jié)

類是創(chuàng)建實例的模板缓熟,而實例則是一個一個具體的對象累魔,各個實例擁有的數(shù)據(jù)都互相獨立,互不影響够滑;

方法就是與實例綁定的函數(shù)垦写,和普通函數(shù)不同,方法可以直接訪問實例的數(shù)據(jù)版述;

通過在實例上調(diào)用方法梯澜,我們就直接操作了對象內(nèi)部的數(shù)據(jù),但無需知道方法內(nèi)部的實現(xiàn)細(xì)節(jié)渴析。

和靜態(tài)語言不同晚伙,Python允許對實例變量綁定任何數(shù)據(jù),也就是說俭茧,對于兩個實例變量咆疗,雖然它們都是同一個類的不同實例,但擁有的變量名稱都可能不同:

>>>?bart?=?Student('Bart?Simpson',?59)

>>>?lisa?=?Student('Lisa?Simpson',?87)

>>>?bart.age?=?8

>>>?bart.age

8

>>>?lisa.age

Traceback?(most?recent?call?last):

File "", line 1, in AttributeError: 'Student' object has no attribute 'age'

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