面向物件初級篇

概述

• 面向過程：根據業務邏輯從上到下寫壘程式碼
• 函式式：將某功能程式碼封裝到函式中，日後便無需重複編寫，僅呼叫函式即可
• 面向物件：對函式進行分類和封裝，讓開發“更快更好更強...”

面向過程程式設計最易被初學者接受，其往往用一長段程式碼來實現指定功能，開發過程中最常見的操作就是貼上複製，即：將之前實現的程式碼塊複製到現需功能處。

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while  True ：      if  cpu利用率 >  90 % :          #傳送郵件提醒          連線郵箱伺服器          傳送郵件          關閉連線        if  硬碟使用空間 >  90 % :          #傳送郵件提醒          連線郵箱伺服器          傳送郵件          關閉連線        if  記憶體佔用 >  80 % :          #傳送郵件提醒          連線郵箱伺服器          傳送郵件          關閉連線

隨著時間的推移，開始使用了函數語言程式設計，增強程式碼的重用性和可讀性，就變成了這樣：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

def  傳送郵件(內容)      #傳送郵件提醒      連線郵箱伺服器      傳送郵件      關閉連線   while  True ：        if  cpu利用率 >  90 % :          傳送郵件( 'CPU報警' )        if  硬碟使用空間 >  90 % :          傳送郵件( '硬碟報警' )        if  記憶體佔用 >  80 % :          傳送郵件( '記憶體報警' )

今天我們來學習一種新的程式設計方式：面向物件程式設計（Object Oriented Programming，OOP，面向物件程式設計）
注：Java和C#來說只支援面向物件程式設計，而python比較靈活即支援面向物件程式設計也支援函數語言程式設計

建立類和物件

面向物件程式設計是一種程式設計方式，此程式設計方式的落地需要使用 “類” 和 “物件” 來實現，所以，面向物件程式設計其實就是對 “類” 和 “物件” 的使用。

　　類就是一個模板，模板裡可以包含多個函式，函式裡實現一些功能

　　物件則是根據模板建立的例項，通過例項物件可以執行類中的函式

• class是關鍵字，表示類
• 建立物件，類名稱後加括號即可

ps：類中的函式第一個引數必須是self（詳細見：類的三大特性之封裝）
　　 類中定義的函式叫做 “方法”

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# 建立類 class  Foo:            def  Bar( self ):          print  'Bar'        def  Hello( self , name):          print  'i am %s'  % name   # 根據類Foo建立物件obj obj  =  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？使用函數語言程式設計和麵向物件程式設計方式來執行一個“方法”時函式要比面向物件簡便

• 面向物件：【建立物件】【通過物件執行方法】
• 函式程式設計：【執行函式】

觀察上述對比答案則是肯定的，然後並非絕對，場景的不同適合其的程式設計方式也不同。

總結：函式式的應用場景 --> 各個函式之間是獨立且無共用的資料

面向物件三大特性

面向物件的三大特性是指：封裝、繼承和多型。

一、封裝

封裝，顧名思義就是將內容封裝到某個地方，以後再去呼叫被封裝在某處的內容。

所以，在使用面向物件的封裝特性時，需要：

• 將內容封裝到某處
• 從某處呼叫被封裝的內容

第一步：將內容封裝到某處

 self 是一個形式引數，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物件 obj1 和 obj2 中，每個物件中都有 name 和 age 屬性，在記憶體裡類似於下圖來儲存。

第二步：從某處呼叫被封裝的內容

呼叫被封裝的內容時，有兩種情況：

• 通過物件直接呼叫
• 通過self間接呼叫

1、通過物件直接呼叫被封裝的內容

上圖展示了物件 obj1 和 obj2 在記憶體中儲存的方式，根據儲存格式可以如此呼叫被封裝的內容：物件.屬性名

+ View Code

2、通過self間接呼叫被封裝的內容

執行類中的方法時，需要通過self間接呼叫被封裝的內容

+ View Code

綜上所述，對於面向物件的封裝來說，其實就是使用構造方法將內容封裝到 物件 中，然後通過物件直接或者self間接獲取被封裝的內容。

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...

  函數語言程式設計   面向物件

上述對比可以看出，如果使用函數語言程式設計，需要在每次執行函式時傳入相同的引數，如果引數多的話，又需要貼上複製了...  ；而對於面向物件只需要在建立物件時，將所有需要的引數封裝到當前物件中，之後再次使用時，通過self間接去當前物件中取值即可。

 

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、遊戲場景，分別：

• 草叢戰鬥，消耗200戰鬥力
• 自我修煉，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，面向物件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

上述程式碼不難看出，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    程式碼例項

所以，對於面向物件的繼承來說，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。

注：除了子類和父類的稱謂，你可能看到過 派生類 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，我們用程式碼來是上述阿貓阿狗的功能：

  程式碼例項

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式，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查詢
• 當類是新式類時，多繼承情況下，會按照廣度優先方式查詢

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類中查詢，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類中查詢，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：在上述查詢過程中，一旦找到，則尋找過程立即中斷，便不會再繼續找了

三、多型 

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

  Python虛擬碼實現Java或C#的多型   Python “鴨子型別”

總結 

以上就是本節對於面向物件初級知識的介紹，總結如下：

• 面向物件是一種程式設計方式，此程式設計方式的實現是基於對 類 和 物件 的使用
• 類 是一個模板，模板中包裝了多個“函式”供使用
• 物件，根據模板建立的例項（即：物件），例項用於呼叫被包裝在類中的函式
• 面向物件三大特性：封裝、繼承和多型

問答專區

問題一：什麼樣的程式碼才是面向物件？

答：從簡單來說，如果程式中的所有功能都是用 類 和 物件 來實現，那麼就是面向物件程式設計了。

問題二：函數語言程式設計 和 面向物件 如何選擇？分別在什麼情況下使用？

答：須知：對於 C# 和 Java 程式設計師來說不存在這個問題，因為該兩門語言只支援面向物件程式設計（不支援函數語言程式設計）。而對於 Python 和 PHP 等語言卻同時支援兩種程式設計方式，且函數語言程式設計能完成的操作，面向物件都可以實現；而面向物件的能完成的操作，函數語言程式設計不行（函數語言程式設計無法實現面向物件的封裝功能）。

所以，一般在Python開發中，全部使用面向物件 或 面向物件和函式式混合使用

面向物件的應用場景:

1. 多函式需使用共同的值，如：資料庫的增、刪、改、查操作都需要連線資料庫字串、主機名、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：類和物件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物件都在記憶體中需要存一份，大致如下圖：

如上圖所示，根據類建立物件時，物件中除了封裝 name 和 age 的值之外，還會儲存一個類物件指標，該值指向當前物件的類。

當通過 obj1 執行 【方法一】 時，過程如下：

1. 根據當前物件中的 類物件指標 找到類中的方法
2. 將物件 obj1 當作引數傳給 方法的第一個引數 self