淺談Python面向對象編程oop思想心得

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花瞭幾個小時給小表弟普及瞭一下OOP的知識，索性總結一下寫篇文章。

OOP全稱Object Oriented Programming

即面向對象編程，之所以有這麼一個奇怪的稱呼，是因為這個概念並非憑空而來，而是相對於“面向過程編程”的稱呼。

而要瞭解什麼是面向過程，就要從最早的即非面向對象，又非面向過程的原始編程說起。

上古時期

在最早的編程的上古時期，程序都隻是簡單地順序執行：

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

這就涉及一個問題，如果某部分代碼需要重復執行，比如上邊那段輸入兩個數字並打印結果的代碼，如果需要再次執行這個邏輯怎麼辦，難道要再寫一遍？

某些語言，比如C語言，會這麼做：

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

這裡隻是用python偽代碼表示C語言的寫法，這段代碼並不能真正執行。

C語言可以使用goto語句打亂編譯器“順序執行代碼”的邏輯，強行讓編譯器跳到指定的代碼行執行代碼。

看似可以解決問題，但這樣帶來另一個問題，頻繁地使用goto語句將破壞“順序執行代碼”這個最基本的規則，也極大地降低瞭代碼地可讀性和可維護性，不要說讓別的程序員去閱讀這樣的代碼，就算是作者自己，隔個幾個月去看估計也會頭疼。

所以就有瞭“面向過程編程”。

面向過程編程

面向過程主要解決瞭上面出現的“代碼復用”問題，將需要重復使用的代碼片段封裝為一個函數，隻要進行簡單的函數調用就可以重復使用這段代碼：

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()

看似問題解決瞭，也沒啥大問題。如果我們要解決的都是“輸入兩個數字相加輸出一個結果”這種小兒科的問題當然如此，但是編程的世界顯然不是這麼簡單。

假設我們需要用程序模擬一個“簡單”的飲料機，如果是面向過程編程，可能會這麼寫：

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("已經投入硬幣瞭")
        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)

似乎這段代碼表現的也還不賴，但是依然存在很多問題，比如因為函數無法保存“狀態”，我們隻能在函數外部設置一個變量machine_status表示飲料機的狀態，並且每次調用函數時作為參數傳入。

這樣做有兩個缺點：

  • 代表飲料機功能的函數和代表飲料機狀態的數據是割裂的，兩者本來都應該是飲料機的一部分，但現在是沒有關系的兩部分。
  • 函數沒有辦法直接修改飲料機狀態（當然也不是完全沒有，比如使用global，或者傳入一個對象參數，但這些非常規手段不在這裡討論）。

為瞭解決這些問題，就有瞭面向對象編程。

面向對象編程

我們看如果是面向對象編程，要如何編寫一個飲料機：

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("已經投入瞭一枚硬幣")
        else:
            print("未知錯誤")    
    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("請先投入一枚硬幣")
        else:
            print("未知錯誤")
dm = DrinkMachine()
dm.get_drink()
dm.coin()
dm.get_drink()

可以看到，現在“飲料機”這個概念是一個整體，包含瞭飲料機的狀態和所提供的功能，而飲料機的狀態變化也完全封裝在對象中，“用戶”無需操心狀態的變化，隻要按需要調用對象的方法即可。

什麼是OOP？

現在讓我們回到標題，到底什麼是OOP，其實對象並不是一個編程專有的概念，就像設計模式來源於建築一樣，對象同樣是一個來自於現實世界的概念。

在現實世界中，我們做一件事情，往往是圍繞一個事物實體展開的，比如開車出去，你首先要有一輛車，4個輪胎，有發動機，加滿油的車，這是一個實實在在的事物。對應到OOP中，就像是組成對象的數據。而這輛車所提供的功能，比如能載人，能拉貨，能開，這些都是車提供的功能。對應的OOP中就是對象擁有的方法。這顯然是很符合人類習慣的一種思考問題的方式，即以圍繞事物（對象）來思考問題。

而面向過程就不是那麼符合人類常識瞭，它隻關註過程（函數），即隻要能載人或者拉貨就行瞭，不是很關註具體你用的是私傢車還是坦克。

所以OOP是一種編程領域借鑒來的思考問題、解決問題的方法，這是一種思想，而封裝、繼承和多態是具體實現這種思想的手段和技術細節。

以上是我個人的一點想法，希望對大傢有所幫助，希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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