python學習（六）：物件導向__python

物件導向與面向過程 物件導向編程——Object Oriented Programming，簡稱OOP，是一種程式設計思想。OOP把對象作為程式的基本單元，一個對象包含了資料和操作資料的函數。物件導向的程式設計把電腦程式視為一組對象的集合，而每個對象都可以接收其他對象發過來的訊息，並處理這些訊息，電腦程式的執行就是一系列訊息在各個對象之間傳遞。給對象發訊息實際上就是調用對象對應的關聯函數，我們稱之為對象的方法（Method）。物件導向的設計思想是抽象出Class，根據Class建立Instance。物件導向的抽象程度又比函數要高，因為一個Class既包含資料，又包含操作資料的方法。 面向過程的程式設計把電腦程式視為一系列的命令集合，即一組函數的順序執行。為了簡化程式設計，面向過程把函數繼續切分為子函數，即把大塊函數通過切割成小塊函數來降低系統的複雜度。 對象與執行個體 物件導向最重要的概念就是類（Class）和執行個體（Instance），必須牢記類是抽象的模板，而執行個體是根據類建立出來的一個個具體的“對象”，每個對象都擁有相同的方法，但各自的資料可能不同。 可以自由地給一個執行個體變數綁定屬性;由於類可以起到模板的作用，因此，可以在建立執行個體的時候，把一些我們認為必須綁定的屬性強制填寫進去，通過定義一個特殊的 init方法，在建立執行個體的時候，就把屬性綁上去。有了 init方法，在建立執行個體的時候，就不能傳入空的參數了，必須傳入與 init方法匹配的參數，但self不需要傳，Python解譯器自己會把執行個體變數傳進去。和普通的函數相比，在類中定義的函數只有一點不同，就是第一個參數永遠是執行個體變數self，並且，調用時，不用傳遞該參數。除此之外，類的方法和普通函數沒有什麼區別，所以，你仍然可以用預設參數、可變參數、關鍵字參數和命名關鍵字參數。 小結 類是建立執行個體的模板，而執行個體則是一個一個具體的對象，各個執行個體擁有的資料都互相獨立，互不影響； 方法就是與執行個體綁定的函數，和普通函數不同，方法可以直接存取執行個體的資料； 通過在執行個體上調用方法，我們就直接操作了對象內部的資料，但無需知道方法內部的實現細節。 和靜態語言不同，Python允許對執行個體變數綁定任何資料，也就是說，對於兩個執行個體變數，雖然它們都是同一個類的不同執行個體，但擁有的變數名稱都可能不同。 訪問限制 在Python中，執行個體的變數名如果以__（雙底線）開頭，就變成了一個私人變數（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問。這樣就確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。 在Python中，變數名類似 xxx的，也就是以雙底線開頭，並且以雙底線結尾的，是特殊變數，特殊變數是可以直接存取的，不是private變數，所以定義變數時，最好不要以 variable這樣形式定義類屬性。 有時你會看到以一個底線開頭的執行個體變數名，比如_name（一個底線），這樣的執行個體變數外部是可以訪問的，但是，按照約定俗成的規定，當你看到這樣的變數時，意思就是，“雖然我可以被訪問，但是，請把我視為私人變數，不要隨意訪問”。 雙底線開頭的執行個體變數是不是一定不能從外部存取呢。其實也不是。比如Student類和屬性__name,不能直接存取__name,是因為Python解譯器對外把__name變數改成了_Student__name，所以，仍然可以通過後者來訪問__name變數。但是強烈建議你不要這麼幹，因為不同版本的Python解譯器可能會把__name改成不同的變數名。 總的來說就是，Python本身沒有任何機制阻止你幹壞事，一切全靠自覺。 封裝

物件導向程式設計中的術語對象（Object）基本上可以看做資料（特性）以及由一系列可以存取、操作這些資料的方法所組成的集合。傳統意義上的“程式=資料結構+演算法”被封裝”掩蓋“並簡化為“程式=對象+訊息”。對象是類的執行個體，類的抽象則需要經過封裝。封裝可以讓調用者不用關心對象是如何構建的而直接進行使用。 繼承與多態 在OOP程式設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。繼承有什麼好處。最大的好處是子類獲得了父類的全部功能，繼承的第二個好處需要我們對代碼做一點改進。本質上，繼承使代碼重用功能最大化。 多態：意味著變數並不知道引用的對象是什麼，根據引用對象的不同表現不同的行為方式。在處理多態對象時，只需要關注它的介面即可。這就是著名的“開閉”原則：對擴充開放，即允許增加新的子類；對修改封閉，即需要修改介面的方法。 鴨子類型 鴨子類型是動態類型的一種風格。在這種風格中，一個對象有效語義，不是由繼承自特定的類或實現特定的介面，而是由”當前方法和屬性的集合”決定。這個概念的名字來源於由James Whitcomb Riley提出的鴨子測試，“鴨子測試”可以這樣表述：“當看到一隻鳥走起來像鴨子、遊泳起來像鴨子、叫起來也像鴨子，那麼這隻鳥就可以被稱為鴨子。python中的鴨子類型允許我們使用任何提供所需方法的對象，而不需要迫使它成為一個子類。 態類型語言的物件導向設計中，鴨子類型的概念至關重要。 利用鴨子類型的思想，我們不必藉助超類型的協助，就能輕鬆地在動態類型語言中實現一個原則：“面向介面編程，而不是面向實現編程” 。 因為任何提供正確介面的對象都可以在python中交替使用，它減少了多態的一般超類的需求。繼承仍然可以用來共用代碼，但是如果所有被共用的都是公用介面，鴨子類型就是所有所需的。這減少了繼承的需要，同時也減少了多重繼承的需要；通常，當多重繼承似乎是一個有效方案的時候，我們只需要使用鴨子類型去類比多個超類之一（定義和那個超類一樣的介面和實現）就可以了。 動態語言的鴨子類型特點決定了繼承不像靜態語言那樣是必須的。 執行個體屬性 vs 類屬性 執行個體屬性：給執行個體綁定屬性的方法是通過執行個體變數，或者通過self變數； 類屬性：如果類本身需要綁定一個屬性呢。可以直接在class中定義屬性，這種屬性是類屬性，歸類所有；當我們定義了一個類屬性後，這個屬性雖然歸類所有，但類的所有執行個體都可以訪問到。 在編寫程式的時候，千萬不要把執行個體屬性和類屬性使用相同的名字，因為相同名稱的執行個體屬性將屏蔽掉類屬性，但是當你刪除執行個體屬性後，再使用相同的名稱，訪問到的將是類屬性。