第 8 节小Python 的对象上 | 个人技术分享

如果说人生的某一刻会遇到瓶颈，那么在 小Python 的世界里，你也将遇到一个瓶颈期，那就是从 面向函数编程 转变为 面向对象编程。相信很多刚开始接触编程的小伙伴，对于什么是面向对象，什么是面向过程都是一脸懵逼的。

1. 对象为何物

1.1 从对象说开去

如果你还是单身狗大军中的一员，又到了谈婚论嫁之时，我相信你考虑的最多的问题，应该是 找对象 这件头等大事。如果你不是众多程序员中的一员，初看对象，你可能会觉得这是再搞相亲大会呢。这么解读，也是未尝不可，只是我们这次是在给 小Python 找对象呢。

现实生活，人可以找对象，动物也可以找对象，植物也会有雄雌，再扩展出去，万物其实都能找对象，万物也都是对象了。

在 小Python 的世界里，它模拟了现实，也就需要有一种类似对象的东西来对应，干脆也叫对象吧。那如何模拟数不尽的对象呢，还是先分个类，然后从种类中具体出一个个对象，比较靠谱。即使是种类，现实世界的种类也是举不胜举，怎么办呢？这个时候我又想起老子的《道德经》有云“一生二，二生三，三生万物”，抓住本质的几个种类，再任由人类去扩展吧，所以 小Python 里也只是提供了部分的种类（类型），但你也能自由扩展（自定义类型），至于怎么个定义法，后文再续。

各位博客可以思考思考，是不是这么个道道呢。如果你作为编程语言的设计者，会怎么考虑呢？

这下好办了吧，我们截至目前也学了一些种类（数据类型）了，如：数值类型、布尔类型、序列类型、映射类型、集合类型，那么像 1024, 512, 3.14, True, ["apple", "banana"], {"name":"《小Python 之路》", "author":"Mr.潘"} 等等，这些就都是对象喽。

1.2 一切皆为对象

小Python 的官方定义为：

对象是 Python 中对数据的抽象。Python 程序中的所有数据都是由对象或对象间关系来表示的。（从某种意义上说，按照冯·诺依曼的 “存储程序计算机” 模型，代码本身也是由对象来表示的。）

在小Python 中，所有对象都有如下特点：

一个唯一的ID (ID是一个整型数字，通过id(x)获得)
一个类型（通过type(x)获得）
数据内容
对象的ID不能修改。

对象的类型不能修改。

有些对象允许修改其内容（ID和类型永远不能被修改），这类对象称为可变对象(Mutable)。有些对象不允许修改其内容，这类对象称为不可变对象(Immutable)。

对象类型被一个类型对象(type object)所表示，该类型对象掌握更多该类型对象的信息，如对象占用了多少内存，对象拥有哪些方法。

1.3 type、object 和 class 的关系

int_a = 2019
string_b = "一切皆对象"
list_c = [1, 3, 5, 7, 9]
def function_d():
    pass

print(type(int_a))		# <class 'int'>， int_a 是由int这个类创建的实例
print(type(int))		# <class 'type'>，int 这个类是由 type 这个类创建的实例

print(type(string_b))		# <class 'str'>，string_b 这个类是由 type 这个类创建的实例
print(type(str))		# <class 'str'>，str 这个类是由 type 这个类创建的实例

print(type(list_c))		# <class 'list'>，同上
print(type(list))		# <class 'list'>，同上

print(type(function_d))		# <class 'function'>，同上

print(type(type))		# <class 'type'>，type 是由 type 类自身创建的实例

print(str.__bases__)		# (<class 'object'>,)，类 str 的基类是 object 这个类
print(type.__bases__)		# (<class 'object'>,)，类 type 的基类也是 object 这个基类
print(object.__bases__)		# ()，类object没有基类

对于上面的代码，我们可以得出以下结论：

类type产生int实例，类int又有了 2019 这样的实例
类object是最顶层的基类
type也是一个类，同时也是一个对象

想必有些道友，看到上面的代码，已经有点懵逼了。请看下图：

对于上面图片的解读如下：

object 是一切对象：list、str、dict、tuple的基类，同时 object 是 type 的实例
类 type 是自身的实例，同时 type 也继承自 object 类
由结论1和结论2，得出一切皆对象，同时一切皆继承自 object 类

2. 编程方法论

2.1 望文生义

先抛出两个编程界跳不过去的坎 —— 面向过程与面向对象。

面向过程（Procedure Oriented 简称PO）：

面向过程 = 面向（Verb） + 过程（Noun） = 找（Verb） + 步骤（Noun）

从名字可以看出它是注重过程的。当解决一个问题的时候，面向过程会把事情拆分成：一个个函数和数据。然后按照一定的顺序，执行完这些函数，等函数执行完了，事情就搞定了，杰出的代表语言：C。

面向对象（Object Oriented简称OO）：

面向对象 = 面向（Verb） + 对象（Noun） = 找（Verb） + 对象（Noun）

看名字它是注重对象的。当解决一个问题的时候，面向对象会把事物抽象成对象的概念，就是说这个问题里面有哪些对象，然后给对象赋一些属性和方法，然后让每个对象去执行自己的方法，问题得到解决，杰出的代表语言：C++，Java，Python。

2.2 源于生活

问题：洗衣机里面放有脏衣服，怎么洗干净？

面向过程的解决方法：

执行加洗衣粉方法；
执行加水方法；
执行洗衣服方法；
执行清洗方法；
执行烘干方法；

以上就是将解决这个问题的过程拆成一个个方法（是没有对象去调用的），通过一个个方法的执行来解决问题。

面向对象的解决方法：

我先弄出两个对象：“洗衣机”对象和“人”对象
针对对象“洗衣机”加入一些属性和方法：“洗衣服方法”“清洗方法”、“烘干方法”
针对对象“人”加入属性和方法：“加洗衣粉方法”、“加水方法”
然后执行
1. 人.加洗衣粉
2. 人.加水
3. 洗衣机.洗衣服
4. 洗衣机.清洗
5. 洗衣机.烘干

解决同一个问题，面向对象编程就是先抽象出对象，然后用对象执行方法的方式解决问题。

2.3 孰优孰劣

面向过程

优点：性能比面向对象高，因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源;比如单片机、嵌入式开发、 Linux/Unix等一般采用面向过程开发，性能是最重要的因素。

缺点：没有面向对象易维护、易复用、易扩展。

面向对象

优点：易维护、易复用、易扩展，由于面向对象有封装、继承、多态性的特性，可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护。

缺点：性能比面向过程低。

3. 归于编程

3.1 类和对象

通常为了便于我们去识别、记忆多个事物，我们首选的方案是应该根据相同特征、行为归归类，然后再对号入座，这样可能更加高效。正如“人是人他妈生的，妖是妖他妈生的”。下面先看个示例：

请将以下信息归类：李白、徐悲鸿、张大千、杜甫、陶渊明、齐白石。

诗人：李白、杜甫、陶渊明

画家：徐悲鸿、张大千、齐白石

我们归类的标准应该是：“李白、杜甫、陶渊明”都是会写诗的历史名人，“徐悲鸿、张大千、齐白石”都是会画画的历史名人。

所以我们可以用 小Python 的话术说“诗人”和“画家”就是“类”，“李白、杜甫、陶渊明”和“徐悲鸿、张大千、齐白石”就是“对象”（也叫 类的实例化 ）。

专业解释：

对象：一个具体化事物，更多的称之为一个实例，如：李白、齐白石

类：一批具有相同属性和行为的对象的抽象表示，如：诗人、画家

3.2 小Python 造物

"""
    文件名：Poet.py
    用途：根据“李白、杜甫、陶渊明”几个人的共有特性，抽象出一个名词“诗人”
    作者：Mr.潘
"""

# class：定义 类 型关键字
# Poet：类 的名称，遵从标识符的命名规范，推荐使用 大驼峰命名法
class Poet:
    def __init__(self, name, dynasty, genre):
        """初始化实例对象的方法.
            self: 指向每一个实例的固有参数，通过其访问实例属性和对象方法
            name: 姓名
            dynasty: 朝代
            genre: 诗派
        """
        self.name = name            # 实例属性，将实参 name 赋值给实例的一个属性
        self.dynasty = dynasty
        self.genre = genre


# 类的实例化过程 --- 小Python 造人
libai = Poet("李白", "唐朝", "浪漫主义")		# 基于 诗人 创建了一个具体的对象 李白，自动执行 Poet 的 __init__() 方法
print(libai.name)		# 李白的姓名
print(libai.dynasty)		# 李白所属朝代
print(libai.genre)		# 李白的诗派

dufu = Poet("杜甫", "唐朝", "现实主义")
print(dufu.name)		# 杜甫的姓名
print(dufu.dynasty)		# 杜甫所属朝代
print(dufu.genre)		# 杜甫的诗派

3.3 为你写诗

"""
    文件名：write_poems_for_you.py
    用途：给诗人添加写诗能力，并拓展类的其它特性
    作者：Mr.潘
"""

class Poet:
    count = 0        # 类属性，记录基于该类创建的实例数量，类的一个属性，记录类的一个特性

    def __init__(self, name, dynasty, genre):
        """初始化实例对象的方法.
            self: 指向每一个实例的固有参数，通过其访问实例属性和对象方法
            name: 姓名
            dynasty: 朝代
            genre: 诗派
        """
        self.name = name
        self.dynasty = dynasty
        self.genre = genre
        Poet.count += 1             # 每执行一次该方法，就将 count + 1

    def description(self):
        """实例的一个自我介绍的方法.
        """
        print("大家好，我是{}，是{}的一位{}诗人。".format(self.name, self.dynasty, self.genre))
  
    def write_poet(self, title, content):
        """实例的一个写诗的方法.
           title: 诗的主题
           content: 诗的内容
        """
        print("\t{}\t".format(title))
        for line in content.split("。"):
            print(line)

    @classmethod
    def show_count(cls):
        """类方法，针对于类定义的方法，需要 @classmethod 标识.
           cls: 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是哪一个类的引用
        """
        print("当前诗人的数量为{}".format(cls.count))

    @staticmethod
    def show_title():
        """静态方法，仅仅是为了封装在类中，不需要访问类信息，也不需要访问实例信息."""
        print("********************** 为你写诗 **********************")


# 类的实例化过程 --- 小Python 造人
Poet.show_title()        # 通过类名访问静态方法

libai = Poet("李白", "唐朝", "浪漫主义")
libai.description()        # 李白做自我介绍
libai.write_poet("静夜思", "床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。")   # 李白赋诗一首

dufu = Poet("杜甫", "唐朝", "现实主义")
dufu.description()         # 杜甫做自我介绍
dufu.write_poet("绝句", "两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天。窗含西岭千秋雪，门泊东吴万里船。")    # 杜甫赋诗一首

Poet.show_count()         # 通过类名访问类方法