python是物件導向還是程式導向

2023-01-05 18:01:14

python是物件導向的。Python語言在設計之初,就定位為一門物件導向的程式語言,「Python中一切皆物件」就是對Pytho 這門程式語言的完美詮釋。類和物件是Python的重要特徵,相比其它物件導向語言,Python很容易就可以建立出一個類和物件;同時,Python也支援物件導向的三大特徵:封裝、繼承和多型。

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Python雖然是直譯語言,但Python 語言在設計之初,就定位為一門物件導向的程式語言,「Python 中一切皆物件」就是對 Python 這門程式語言的完美詮釋。

什麼是物件導向

物件導向程式設計是在程式導向程式設計的基礎上發展來的,它比程式導向程式設計具有更強的靈活性和擴充套件性。物件導向程式設計是程式設計師發展的分水嶺,很多初學者會因無法理解物件導向而放棄學習程式設計。

物件導向程式設計(Object-oriented Programming,簡稱 OOP),是一種封裝程式碼的方法。其實,在前面章節的學習中,我們已經接觸了封裝,比如說,將亂七八糟的資料扔進列表中,這就是一種簡單的封裝,是資料層面的封裝;把常用的程式碼塊打包成一個函數,這也是一種封裝,是語句層面的封裝。

程式碼封裝,其實就是隱藏實現功能的具體程式碼,僅留給使用者使用的介面,就好像使用計算機,使用者只需要使用鍵盤、滑鼠就可以實現一些功能,而根本不需要知道其內部是如何工作的。

物件導向程式設計,也是一種封裝的思想,不過顯然比以上兩種封裝更先進,它可以更好地模擬真實世界裡的事物(將其視為物件),並把描述特徵的資料和程式碼塊(函數)封裝到一起。

打個比方,若在某遊戲中設計一個烏龜的角色,應該如何來實現呢?使用物件導向的思想會更簡單,可以分為如下兩個方面進行描述:

  • 從表面特徵來描述,例如,綠色的、有 4 條腿、重 10 kg、有外殼等等。

  • 從所具有的的行為來描述,例如,它會爬、會吃東西、會睡覺、會將頭和四肢縮到殼裡,等等。

如果將烏龜用程式碼來表示,則其表面特徵可以用變數來表示,其行為特徵可以通過建立各種函數來表示。參考程式碼如下所示:

class tortoise:
    bodyColor = "綠色"
    footNum = 4
    weight = 10
    hasShell = True
    #會爬
    def crawl(self):
        print("烏龜會爬")
    #會吃東西
    def eat(self):
        print("烏龜吃東西")
    #會睡覺
    def sleep(self):
        print("烏龜在睡覺")
    #會縮到殼裡
    def protect(self):
        print("烏龜縮排了殼裡")
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注意,以上程式碼僅是為了演示物件導向的程式設計思想。

因此,從某種程式上,相比較只用變數或只用函數,使用物件導向的思想可以更好地模擬現實生活中的事物。

不僅如此,在 Python 中,所有的變數其實也都是物件,包括整形(int)、浮點型(float)、字串(str)、列表(list)、元組(tuple)、字典(dict)和集合(set)。以字典(dict)為例,它包含多個函數供我們使用,例如使用 keys() 獲取字典中所有的鍵,使用 values() 獲取字典中所有的值,使用 item() 獲取字典中所有的鍵值對,等等。

物件導向相關術語

在系統學習物件導向程式設計之前,初學者要了解有關物件導向的一些術語。當和其他人討論程式碼的時候,或者嘗試查詢我們遇到的問題的解決方案時,知道正確的術語會很有幫助。

物件導向中,常用術語包括:

  • :可以理解是一個模板,通過它可以建立出無數個具體範例。比如,前面編寫的 tortoise 表示的只是烏龜這個物種,通過它可以建立出無數個範例來代表各種不同特徵的烏龜(這一過程又稱為類的範例化)。

  • 物件:類並不能直接使用,通過類建立出的範例(又稱物件)才能使用。這有點像汽車圖紙和汽車的關係,圖紙本身(類)並不能為人們使用,通過圖紙建立出的一輛輛車(物件)才能使用。

  • 屬性:類中的所有變數稱為屬性。例如,tortoise 這個類中,bodyColor、footNum、weight、hasShell 都是這個類擁有的屬性。

  • 方法:類中的所有函數通常稱為方法。不過,和函數所有不同的是,類方法至少要包含一個 self 引數(後續會做詳細介紹)。例如,tortoise 類中,crawl()、eat()、sleep()、protect() 都是這個類所擁有的方法,類方法無法單獨使用,只能和類的物件一起使用。

Python的物件導向特徵:

類和物件是 Python 的重要特徵,相比其它物件導向語言,Python 很容易就可以建立出一個類和物件。同時,Python 也支援物件導向的三大特徵:封裝、繼承和多型。

封裝

  物件導向程式設計中的術語物件(Object)基本上可以看做資料(特性)以及由一系列可以存取、操作這些資料的方法所組成的集合。傳統意義上的「程式=
資料結構+演演算法」被封裝」掩蓋「並簡化為「程式=物件+訊息」。物件是類的範例,類的抽象則需要經過封裝。封裝可以讓呼叫者不用關心物件是如何構建的而直接進行使用。

繼承

  • 類繼承:

      繼承給人的直接感覺是這是一種複用程式碼的行為。繼承可以理解為它是以普通的類為基礎建立專門的類物件,子類和它繼承的父類別是IS-A的關係。

  • 多重繼承:

      不同於C#,Python是支援多重類繼承的(C#可繼承自多個Interface,但最多繼承自一個類)。多重繼承機制有時很好用,但是它容易讓事情變得複雜。

多型

  多型意味著可以對不同的物件使用同樣的操作,但它們可能會以多種形態呈現出結果。在Python中,任何不知道物件到底是什麼型別,但又需要物件做點什麼的時候,都會用到多型。方法是多型的,運運算元也是多型的。

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