淺談Python面向?qū)ο缶幊蘯op思想心得
花了幾個(gè)小時(shí)給小表弟普及了一下OOP的知識(shí),索性總結(jié)一下寫(xiě)篇文章。
OOP全稱Object Oriented Programming
即面向?qū)ο缶幊蹋杂羞@么一個(gè)奇怪的稱呼,是因?yàn)檫@個(gè)概念并非憑空而來(lái),而是相對(duì)于“面向過(guò)程編程”的稱呼。
而要了解什么是面向過(guò)程,就要從最早的即非面向?qū)ο螅址敲嫦蜻^(guò)程的原始編程說(shuō)起。
上古時(shí)期
在最早的編程的上古時(shí)期,程序都只是簡(jiǎn)單地順序執(zhí)行:
print("dosometing") a=int(input()) b=int(input()) result=a+b print("{}+{}={}".format(a,b,result)) print("dosomething")
這就涉及一個(gè)問(wèn)題,如果某部分代碼需要重復(fù)執(zhí)行,比如上邊那段輸入兩個(gè)數(shù)字并打印結(jié)果的代碼,如果需要再次執(zhí)行這個(gè)邏輯怎么辦,難道要再寫(xiě)一遍?
某些語(yǔ)言,比如C語(yǔ)言,會(huì)這么做:
print("dosometing") a=int(input()) b=int(input()) result=a+b print("{}+{}={}".format(a,b,result)) print("dosomething") goto 2
這里只是用python偽代碼表示C語(yǔ)言的寫(xiě)法,這段代碼并不能真正執(zhí)行。
C語(yǔ)言可以使用goto
語(yǔ)句打亂編譯器“順序執(zhí)行代碼”的邏輯,強(qiáng)行讓編譯器跳到指定的代碼行執(zhí)行代碼。
看似可以解決問(wèn)題,但這樣帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題,頻繁地使用goto
語(yǔ)句將破壞“順序執(zhí)行代碼”這個(gè)最基本的規(guī)則,也極大地降低了代碼地可讀性和可維護(hù)性,不要說(shuō)讓別的程序員去閱讀這樣的代碼,就算是作者自己,隔個(gè)幾個(gè)月去看估計(jì)也會(huì)頭疼。
所以就有了“面向過(guò)程編程”。
面向過(guò)程編程
面向過(guò)程主要解決了上面出現(xiàn)的“代碼復(fù)用”問(wèn)題,將需要重復(fù)使用的代碼片段封裝為一個(gè)函數(shù),只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用就可以重復(fù)使用這段代碼:
def input_and_print(): a = int(input()) b = int(input()) result = a+b print("{}+{}={}".format(a, b, result)) print("dosometing") input_and_print() print("dosomething") input_and_print()
看似問(wèn)題解決了,也沒(méi)啥大問(wèn)題。如果我們要解決的都是“輸入兩個(gè)數(shù)字相加輸出一個(gè)結(jié)果”這種小兒科的問(wèn)題當(dāng)然如此,但是編程的世界顯然不是這么簡(jiǎn)單。
假設(shè)我們需要用程序模擬一個(gè)“簡(jiǎn)單”的飲料機(jī),如果是面向過(guò)程編程,可能會(huì)這么寫(xiě):
STATUS_READY = 0 STATUS_COINED = 1 def coin(now_status): if now_status == STATUS_READY: print("投入一枚硬幣") return STATUS_COINED else: print("已經(jīng)投入硬幣了") return now_status def get_drink(now_status): if now_status == STATUS_COINED: print("吐出一瓶飲料") return STATUS_READY else: print("請(qǐng)先投入硬幣") return now_status machine_status = STATUS_READY machine_status = get_drink(machine_status) machine_status = coin(machine_status) machine_status = get_drink(machine_status)
似乎這段代碼表現(xiàn)的也還不賴,但是依然存在很多問(wèn)題,比如因?yàn)楹瘮?shù)無(wú)法保存“狀態(tài)”,我們只能在函數(shù)外部設(shè)置一個(gè)變量machine_status
表示飲料機(jī)的狀態(tài),并且每次調(diào)用函數(shù)時(shí)作為參數(shù)傳入。
這樣做有兩個(gè)缺點(diǎn):
- 代表飲料機(jī)功能的函數(shù)和代表飲料機(jī)狀態(tài)的數(shù)據(jù)是割裂的,兩者本來(lái)都應(yīng)該是飲料機(jī)的一部分,但現(xiàn)在是沒(méi)有關(guān)系的兩部分。
- 函數(shù)沒(méi)有辦法直接修改飲料機(jī)狀態(tài)(當(dāng)然也不是完全沒(méi)有,比如使用
global
,或者傳入一個(gè)對(duì)象參數(shù),但這些非常規(guī)手段不在這里討論)。
為了解決這些問(wèn)題,就有了面向?qū)ο缶幊獭?/p>
面向?qū)ο缶幊?/h3>
我們看如果是面向?qū)ο缶幊?,要如何編?xiě)一個(gè)飲料機(jī):
from enum import Enum from enum import Enum class MachineStatus(Enum): READY=1 COINED=2 class DrinkMachine: def __init__(self) -> None: self.status=MachineStatus.READY def coin(self): if self.status == MachineStatus.READY: print("投入一枚硬幣") self.status = MachineStatus.COINED elif self.status == MachineStatus.COINED: print("已經(jīng)投入了一枚硬幣") else: print("未知錯(cuò)誤") def get_drink(self): if self.status == MachineStatus.COINED: print("吐出一瓶飲料") self.status=MachineStatus.READY elif self.status == MachineStatus.READY: print("請(qǐng)先投入一枚硬幣") else: print("未知錯(cuò)誤") dm = DrinkMachine() dm.get_drink() dm.coin() dm.get_drink()
可以看到,現(xiàn)在“飲料機(jī)”這個(gè)概念是一個(gè)整體,包含了飲料機(jī)的狀態(tài)和所提供的功能,而飲料機(jī)的狀態(tài)變化也完全封裝在對(duì)象中,“用戶”無(wú)需操心狀態(tài)的變化,只要按需要調(diào)用對(duì)象的方法即可。
什么是OOP?
現(xiàn)在讓我們回到標(biāo)題,到底什么是OOP,其實(shí)對(duì)象并不是一個(gè)編程專(zhuān)有的概念,就像設(shè)計(jì)模式來(lái)源于建筑一樣,對(duì)象同樣是一個(gè)來(lái)自于現(xiàn)實(shí)世界的概念。
在現(xiàn)實(shí)世界中,我們做一件事情,往往是圍繞一個(gè)事物實(shí)體展開(kāi)的,比如開(kāi)車(chē)出去,你首先要有一輛車(chē),4個(gè)輪胎,有發(fā)動(dòng)機(jī),加滿油的車(chē),這是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的事物。對(duì)應(yīng)到OOP中,就像是組成對(duì)象的數(shù)據(jù)。而這輛車(chē)所提供的功能,比如能載人,能拉貨,能開(kāi),這些都是車(chē)提供的功能。對(duì)應(yīng)的OOP中就是對(duì)象擁有的方法。這顯然是很符合人類(lèi)習(xí)慣的一種思考問(wèn)題的方式,即以圍繞事物(對(duì)象)來(lái)思考問(wèn)題。
而面向過(guò)程就不是那么符合人類(lèi)常識(shí)了,它只關(guān)注過(guò)程(函數(shù)),即只要能載人或者拉貨就行了,不是很關(guān)注具體你用的是私家車(chē)還是坦克。
所以O(shè)OP是一種編程領(lǐng)域借鑒來(lái)的思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,這是一種思想,而封裝、繼承和多態(tài)是具體實(shí)現(xiàn)這種思想的手段和技術(shù)細(xì)節(jié)。
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