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什么是面向对象,Python面向对象(一切皆对象)

读者肯定听过 Python 中“一切皆对象”的说法,但可能并不了解它的具体含义,只是在学习的时候听说 Python 是面向对象的编程语言,本节将向大家详细介绍 Python 面向对象的含义。

面向对象编程是在面向过程编程的基础上发展来的,它比面向过程编程具有更强的灵活性和扩展性。面向对象编程是程序员发展的分水岭,很多初学者会因无法理解面向对象而放弃学习编程。

面向对象编程(Object-oriented Programming,简称 OOP),是一种封装代码的方法。其实,在前面章节的学习中,我们已经接触了封装,比如说,将乱七八糟的数据扔进列表中,这就是一种简单的封装,是数据层面的封装;把常用的代码块打包成一个函数,这也是一种封装,是语句层面的封装。

代码封装,其实就是隐藏实现功能的具体代码,仅留给用户使用的接口,就好像使用计算机,用户只需要使用键盘、鼠标就可以实现一些功能,而根本不需要知道其内部是如何工作的。

本节所讲的面向对象编程,也是一种封装的思想,不过显然比以上两种封装更先进,它可以更好地模拟真实世界里的事物(将其视为对象),并把描述特征的数据和代码块(函数)封装到一起。

打个比方,若在某游戏中设计一个乌龟的角色,应该如何来实现呢?使用面向对象的思想会更简单,可以分为如下两个方面进行描述:
  1. 从表面特征来描述,例如,绿色的、有 4 条腿、重 10 kg、有外壳等等。
  2. 从所具有的的行为来描述,例如,它会爬、会吃东西、会睡觉、会将头和四肢缩到壳里,等等。

如果将乌龟用代码来表示,则其表面特征可以用变量来表示,其行为特征可以通过建立各种函数来表示。参考代码如下所示:
class tortoise:
    bodyColor = "绿色"
    footNum = 4
    weight = 10
    hasShell = True

    #会爬
    def crawl(self):
        print("乌龟会爬")
    #会吃东西
    def eat(self):
        print("乌龟吃东西")
    #会睡觉
    def sleep(self):
        print("乌龟在睡觉")
    #会缩到壳里
    def protect(self):
        print("乌龟缩进了壳里")

注意,以上代码仅是为了演示面向对象的编程思想,具体细节后续会做详细介绍。

因此,从某种程序上,相比较只用变量或只用函数,使用面向对象的思想可以更好地模拟现实生活中的事物。

不仅如此,在 Python 中,所有的变量其实也都是对象,包括整形(int)、浮点型(float)、字符串(str)、列表(list)、元组(tuple)、字典(dict)和集合(set)。以字典(dict)为例,它包含多个函数供我们使用,例如使用 keys() 获取字典中所有的键,使用 values() 获取字典中所有的值,使用 item() 获取字典中所有的键值对,等等。

面向对象相关术语

在系统学习面向对象编程之前,初学者要了解有关面向对象的一些术语。当和其他人讨论代码的时候,或者尝试查找我们遇到的问题的解决方案时,知道正确的术语会很有帮助。

面向对象中,常用术语包括:
  • :可以理解是一个模板,通过它可以创建出无数个具体实例。比如,前面编写的 tortoise 表示的只是乌龟这个物种,通过它可以创建出无数个实例来代表各种不同特征的乌龟(这一过程又称为类的实例化)。
  • 对象:类并不能直接使用,通过类创建出的实例(又称对象)才能使用。这有点像汽车图纸和汽车的关系,图纸本身(类)并不能为人们使用,通过图纸创建出的一辆辆车(对象)才能使用。
  • 属性:类中的所有变量称为属性。例如,tortoise 这个类中,bodyColor、footNum、weight、hasShell 都是这个类拥有的属性。
  • 方法:类中的所有函数通常称为方法。不过,和函数所有不同的是,类方法至少要包含一个 self 参数(后续会做详细介绍)。例如,tortoise 类中,crawl()、eat()、sleep()、protect() 都是这个类所拥有的方法,类方法无法单独使用,只能和类的对象一起使用。

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