浅谈Python面向对象编程oop思想心得

花了几个小时给小表弟普及了一下OOP的知识,索性总结一下写篇文章。

OOP全称Object Oriented Programming

即面向对象编程,之所以有这么一个奇怪的称呼,是因为这个概念并非凭空而来,而是相对于“面向过程编程”的称呼。

而要了解什么是面向过程,就要从最早的即非面向对象,又非面向过程的原始编程说起。

上古时期

在最早的编程的上古时期,程序都只是简单地顺序执行:

print("dosometing")
a=int(input())
b=int(input())
result=a+b
print("{}+{}={}".format(a,b,result))
print("dosomething")

这就涉及一个问题,如果某部分代码需要重复执行,比如上边那段输入两个数字并打印结果的代码,如果需要再次执行这个逻辑怎么办,难道要再写一遍?

某些语言,比如C语言,会这么做:

print("dosometing")
a=int(input())
b=int(input())
result=a+b
print("{}+{}={}".format(a,b,result))
print("dosomething")
goto 2

这里只是用python伪代码表示C语言的写法,这段代码并不能真正执行。

C语言可以使用goto语句打乱编译器“顺序执行代码”的逻辑,强行让编译器跳到指定的代码行执行代码。

看似可以解决问题,但这样带来另一个问题,频繁地使用goto语句将破坏“顺序执行代码”这个最基本的规则,也极大地降低了代码地可读性和可维护性,不要说让别的程序员去阅读这样的代码,就算是作者自己,隔个几个月去看估计也会头疼。

所以就有了“面向过程编程”。

面向过程编程

面向过程主要解决了上面出现的“代码复用”问题,将需要重复使用的代码片段封装为一个函数,只要进行简单的函数调用就可以重复使用这段代码:

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()

看似问题解决了,也没啥大问题。如果我们要解决的都是“输入两个数字相加输出一个结果”这种小儿科的问题当然如此,但是编程的世界显然不是这么简单。

假设我们需要用程序模拟一个“简单”的饮料机,如果是面向过程编程,可能会这么写:

STATUS_READY = 0
STATUS_COINED = 1
def coin(now_status):
    if now_status == STATUS_READY:
        print("投入一枚硬币")
        return STATUS_COINED
    else:
        print("已经投入硬币了")
        return now_status
def get_drink(now_status):
    if now_status == STATUS_COINED:
        print("吐出一瓶饮料")
        return STATUS_READY
    else:
        print("请先投入硬币")
        return now_status
machine_status = STATUS_READY
machine_status = get_drink(machine_status)
machine_status = coin(machine_status)
machine_status = get_drink(machine_status)

似乎这段代码表现的也还不赖,但是依然存在很多问题,比如因为函数无法保存“状态”,我们只能在函数外部设置一个变量machine_status表示饮料机的状态,并且每次调用函数时作为参数传入。

这样做有两个缺点:

  • 代表饮料机功能的函数和代表饮料机状态的数据是割裂的,两者本来都应该是饮料机的一部分,但现在是没有关系的两部分。
  • 函数没有办法直接修改饮料机状态(当然也不是完全没有,比如使用global,或者传入一个对象参数,但这些非常规手段不在这里讨论)。

为了解决这些问题,就有了面向对象编程。

面向对象编程

我们看如果是面向对象编程,要如何编写一个饮料机:

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("投入一枚硬币")
            self.status = MachineStatus.COINED
        elif self.status == MachineStatus.COINED:
            print("已经投入了一枚硬币")
        else:
            print("未知错误")    
    def get_drink(self):
        if self.status == MachineStatus.COINED:
            print("吐出一瓶饮料")
            self.status=MachineStatus.READY
        elif self.status == MachineStatus.READY:
            print("请先投入一枚硬币")
        else:
            print("未知错误")
dm = DrinkMachine()
dm.get_drink()
dm.coin()
dm.get_drink()

可以看到,现在“饮料机”这个概念是一个整体,包含了饮料机的状态和所提供的功能,而饮料机的状态变化也完全封装在对象中,“用户”无需操心状态的变化,只要按需要调用对象的方法即可。

什么是OOP?

现在让我们回到标题,到底什么是OOP,其实对象并不是一个编程专有的概念,就像设计模式来源于建筑一样,对象同样是一个来自于现实世界的概念。

在现实世界中,我们做一件事情,往往是围绕一个事物实体展开的,比如开车出去,你首先要有一辆车,4个轮胎,有发动机,加满油的车,这是一个实实在在的事物。对应到OOP中,就像是组成对象的数据。而这辆车所提供的功能,比如能载人,能拉货,能开,这些都是车提供的功能。对应的OOP中就是对象拥有的方法。这显然是很符合人类习惯的一种思考问题的方式,即以围绕事物(对象)来思考问题。

而面向过程就不是那么符合人类常识了,它只关注过程(函数),即只要能载人或者拉货就行了,不是很关注具体你用的是私家车还是坦克。

所以OOP是一种编程领域借鉴来的思考问题、解决问题的方法,这是一种思想,而封装、继承和多态是具体实现这种思想的手段和技术细节。

以上是我个人的一点想法,希望对大家有所帮助,希望大家以后多多支持脚本之家!

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