Python 物件導向-上篇

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概述

• 面向過程：根據商務邏輯從上到下寫壘代碼
• 函數式：將某功能代碼封裝到函數中，日後便無需重複編寫，僅調用函數即可
• 物件導向：對函數進行分類和封裝，讓開發“更快更好更強...”

面向過程編程最易被初學者接受，其往往用一長段代碼來實現指定功能，開發過程中最常見的操作就是粘貼複製，即：將之前實現的代碼塊複製到現需功能處。

123456789101112131415161718

while True：    if cpu利用率 > 90%:        #發送寄件提醒        串連郵箱伺服器        發送郵件        關閉串連     if 硬碟使用空間 > 90%:        #發送寄件提醒        串連郵箱伺服器        發送郵件        關閉串連     if 記憶體佔用 > 80%:        #發送寄件提醒        串連郵箱伺服器        發送郵件        關閉串連

隨著時間的推移，開始使用了函數式編程，增強代碼的重用性和可讀性，就變成了這樣：

12345678910111213141516

def 發送郵件(內容)    #發送寄件提醒    串連郵箱伺服器    發送郵件    關閉串連 while True：     if cpu利用率 > 90%:        發送郵件(‘CPU警示‘)     if 硬碟使用空間 > 90%:        發送郵件(‘硬碟警示‘)     if 記憶體佔用 > 80%:        發送郵件(‘記憶體警示‘)

今天我們來學習一種新的編程方式：物件導向編程（Object Oriented Programming，OOP，物件導向程式設計）
註：Java和C#來說只支援物件導向編程，而python比較靈活即支援物件導向編程也支援函數式編程

建立類和對象

物件導向編程是一種編程方式，此編程方式的落地需要使用 “類” 和 “對象” 來實現，所以，物件導向編程其實就是對 “類” 和 “對象” 的使用。

　　類就是一個模板，模板裡可以包含多個函數，函數裡實現一些功能

　　對象則是根據模板建立的執行個體，通過執行個體對象可以執行類中的函數

• class是關鍵字，表示類
• 建立對象，類名稱後加括弧即可

ps：類中的函數第一個參數必須是self（詳細見：類的三大特性之封裝）
　　 類中定義的函數叫做 “方法”

12345678910111213

# 建立類class Foo:         def Bar(self):        print ‘Bar‘     def Hello(self, name):        print ‘i am %s‘ %name # 根據類Foo建立對象objobj = Foo()obj.Bar()            #執行Bar方法obj.Hello(‘wupeiqi‘) #執行Hello方法

誒，你在這裡是不是有疑問了？使用函數式編程和物件導向編程方式來執行一個“方法”時函數要比物件導向簡便

• 物件導向：【建立對象】【通過對象執行方法】
• 函數編程：【執行函數】

觀察上述對比答案則是肯定的，然後並非絕對，情境的不同適合其的編程方式也不同。

總結：函數式的應用情境 --> 各個函數之間是獨立且無共用的資料

物件導向三大特性

物件導向的三大特性是指：封裝、繼承和多態。

一、封裝

封裝，顧名思義就是將內容封裝到某個地方，以後再去調用被封裝在某處的內容。

所以，在使用物件導向的封裝特性時，需要：

• 將內容封裝到某處
• 從某處調用被封裝的內容

第一步：將內容封裝到某處

 self 是一個形式參數，當執行 obj1 = Foo(‘wupeiqi‘, 18 ) 時，self 等於 obj1

                              當執行 obj2 = Foo(‘alex‘, 78 ) 時，self 等於 obj2

所以，內容其實被封裝到了對象 obj1 和 obj2 中，每個對象中都有 name 和 age 屬性，在記憶體裡類似於來儲存。

第二步：從某處調用被封裝的內容

調用被封裝的內容時，有兩種情況：

• 通過對象直接調用
• 通過self間接調用

1、通過對象直接調用被封裝的內容

展示了對象 obj1 和 obj2 在記憶體中儲存的方式，根據儲存格式可以如此調用被封裝的內容：對象.屬性名稱

+ View Code

2、通過self間接調用被封裝的內容

執行類中的方法時，需要通過self間接調用被封裝的內容

+ View Code

綜上所述，對於物件導向的封裝來說，其實就是使用構造方法將內容封裝到 對象 中，然後通過對象直接或者self間接擷取被封裝的內容。

練習一：在終端輸出如下資訊

• 小明，10歲，男，上山去砍柴
• 小明，10歲，男，開車去東北
• 小明，10歲，男，最愛大保健
• 老李，90歲，男，上山去砍柴
• 老李，90歲，男，開車去東北
• 老李，90歲，男，最愛大保健
• 老張...

 函數式編程 物件導向

上述對比可以看出，如果使用函數式編程，需要在每次執行函數時傳入相同的參數，如果參數多的話，又需要粘貼複製了...  ；而對於物件導向只需要在建立對象時，將所有需要的參數封裝到當前對象中，之後再次使用時，通過self間接去當前對象中取值即可。

 

練習二：遊戲人生程式

1、建立三個遊戲人物，分別是：

• 蒼井井，女，18，初始戰鬥力1000
• 東尼木木，男，20，初始戰鬥力1800
• 波多多，女，19，初始戰鬥力2500

2、遊戲情境，分別：

• 草叢戰鬥，消耗200戰鬥力
• 自我修鍊，增長100戰鬥力
• 多人遊戲，消耗500戰鬥力

 遊戲人生

二、繼承

繼承，物件導向中的繼承和現實生活中的繼承相同，即：子可以繼承父的內容。

例如：

　　貓可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

　　狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

如果我們要分別為貓和狗建立一個類，那麼就需要為 貓 和 狗 實現他們所有的功能，如下所示：

 虛擬碼

上述代碼不難看出，吃、喝、拉、撒是貓和狗都具有的功能，而我們卻分別的貓和狗的類中編寫了兩次。如果使用 繼承 的思想，如下實現：

　　動物：吃、喝、拉、撒

　　   貓：喵喵叫（貓繼承動物的功能）

　　   狗：汪汪叫（狗繼承動物的功能）

 虛擬碼  代碼執行個體

所以，對於物件導向的繼承來說，其實就是將多個類共有的方法提取到父類中，子類僅需繼承父類而不必一一實現每個方法。

註：除了子類和父類的稱謂，你可能看到過 衍生類別 和 基類 ，他們與子類和父類只是叫法不同而已。

學習了繼承的寫法之後，我們用代碼來是上述阿貓阿狗的功能：

 代碼執行個體

那麼問題又來了，多繼承呢？

• 是否可以繼承多個類
• 如果繼承的多個類每個類中都定了相同的函數，那麼那一個會被使用呢？

1、Python的類可以繼承多個類，Java和C#中則只能繼承一個類

2、Python的類如果繼承了多個類，那麼其尋找方法的方式有兩種，分別是：深度優先和廣度優先

• 當類是經典類時，多繼承情況下，會按照深度優先方式尋找
• 當類是新式類時，多繼承情況下，會按照廣度優先方式尋找

經典類和新式類，從字面上可以看出一個老一個新，新的必然包含了跟多的功能，也是之後推薦的寫法，從寫法上區分的話，如果 當前類或者父類繼承了object類，那麼該類便是新式類，否則便是經典類。

 

 經典類多繼承 新式類多繼承

經典類：首先去A類中尋找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中麼有，則繼續去D類中找，如果D類中麼有，則繼續去C類中找，如果還是未找到，則報錯

新式類：首先去A類中尋找，如果A類中沒有，則繼續去B類中找，如果B類中麼有，則繼續去C類中找，如果C類中麼有，則繼續去D類中找，如果還是未找到，則報錯

注意：在上述尋找過程中，一旦找到，則尋找過程立即中斷，便不會再繼續找了

三、多態 

 Pyhon不支援Java和C#這一類強型別語言中多態的寫法，但是原生多態，其Python崇尚“鴨子類型”。

 Python虛擬碼實現Java或C#的多態 Python “鴨子類型”總結 

以上就是本節對於物件導向初級知識的介紹，總結如下：

• 物件導向是一種編程方式，此編程方式的實現是基於對 類 和 對象 的使用
• 類 是一個模板，模板中封裝了多個“函數”供使用
• 對象，根據模板建立的執行個體（即：對象），執行個體用於調用被封裝在類中的函數
• 物件導向三大特性：封裝、繼承和多態

問答專區

問題一：什麼樣的代碼才是物件導向？

答：從簡單來說，如果程式中的所有功能都是用 類 和 對象 來實現，那麼就是物件導向編程了。

問題二：函數式編程 和 物件導向 如何選擇？分別在什麼情況下使用？

答：須知：對於 C# 和 Java 程式員來說不存在這個問題，因為該兩門語言只支援物件導向編程（不支援函數式編程）。而對於 Python 和 PHP 等語言卻同時支援兩種編程方式，且函數式編程能完成的操作，物件導向都可以實現；而物件導向的能完成的操作，函數式編程不行（函數式編程無法實現物件導向的封裝功能）。

所以，一般在Python開發中，全部使用物件導向 或 物件導向和函數式混合使用

物件導向的應用情境:

1. 多函數需使用共同的值，如：資料庫的增、刪、改、查操作都需要串連資料庫字串、主機名稱、使用者名稱和密碼
    Demo
2. 需要建立多個事物，每個事物屬性個數相同，但是值的需求
   如：張三、李四、楊五，他們都有姓名、年齡、血型，但其都是不相同。即：屬性個數相同，但值不相同
    Demo

問題三：類和對象在記憶體中是如何儲存？

答：類以及類中的方法在記憶體中只有一份，而根據類建立的每一個對象都在記憶體中需要存一份，大致如：

如所示，根據類建立對象時，對象中除了封裝 name 和 age 的值之外，還會儲存一個類對象指標，該值指向當前對象的類。

當通過 obj1 執行 【方法一】 時，過程如下：

1. 根據當前對象中的 類對象指標 找到類中的方法
2. 將對象 obj1 當作參數傳給 方法的第一個參數 self 

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