10. 面向对象编程
10.1 对象

基本概念

对象，是一个我们在开发中经常会遇到的术语。那么，到底什么是“对象”呢？

就本质而言，我们可以把 Python 中的对象看作是一个自包含的单元。它捆绑了数据和操作该数据的函数。这些对象是类的实例，类充当创建对象的蓝图或模板。对象可以表示从简单的数据类型，如整数和字符串，到复杂的结构，如文件、GUI 窗口，甚至整个应用程序的任何内容。

以下是一个简单的示例，用以说明 Python 中对象的概念：

# 创建内置 'list' 类的对象
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
 
# 访问与 'list' 对象相关的方法（函数）
my_list.append(6)
my_list.remove(3)
 
# 访问 'list' 对象的属性（数据）
list_length = len(my_list)

在这个示例中，my_list 是 list 类的一个对象。它包含数据（列表元素）和方法（如 append 和 remove）来操作这些数据。

使用对象可以给我们带来的好处

理解为什么在编程中需要对象的概念，对于正确地使用它至关重要。一般来说，对象为开发人员提供了多个优势：

  1. 封装: 对象允许开发人员将数据（属性）和操作该数据的方法（函数）封装到一个单元中。这种数据和行为的捆绑有助于更有效地组织和管理代码。它还可以防止未经授权访问对象的内部状态，提高了数据完整性和安全性。
  2. 模块化: 对象是一种模块化的体现。每个对象代表一个具有特定职责的自包含单元。这帮助开发人员可以将复杂系统分解成较小、可管理的部分。模块化简化了开发、调试和维护工作，因为代码的一部分的更改不太可能影响其他部分。
  3. 可重用性: 对象可以在程序的不同部分甚至在不同程序中重复使用。可重用的对象减少了代码重复，节省了开发时间。
  4. 抽象: 对象允许我们将复杂系统抽象成更简单的高级表示。在与对象一起工作时，开发人员无需关心对象的内部工作原理，而只需要通过一个明确定义的接口与它交互。这有助于提高使用和理解的便捷性。
  5. 继承: 继承是面向对象编程中的一个重要概念，这个概念将在后面几节中详细介绍。简单来说，继承就是允许开发人员基于现有的类来创建新类，而新类可以直接使用父类的诸多方法。这种继承层次结构促进了代码重用和相关对象之间的共享常规功能，减少了冗余。
  6. 多态: 多态性使开发人员能够以一致的方式处理不同类的对象。这种灵活性简化了代码设计，帮助开发人员能够处理符合相同接口的各种对象。
  7. 代码可维护性: 对象通过封装组织好的代码来提高代码的可维护性。使用对象的代码往往更具可读性，更易于维护，因为它遵循了封装和模块化等面向对象编程原则。
  8. 可扩展性: 随着代码库的增长，对象提供了一种管理复杂性的可扩展方法。开发人员可以添加新对象来表示新功能或组件，而不会显着影响现有代码。
  9. 协作: 对象可以相互协作，通过交换消息或调用彼此的方法。这有助于开发人员之间的团队合作，并允许从相互连接的对象创建复杂系统。

总之，在编程中，对象的概念提供了一种结构化的和有组织的方式来模拟现实世界的实体及其相互作用；同时，对象也提供了包括封装、模块化、可重用性、抽象等在内的诸多好处。

对象是变量吗？

对象和变量是编程中相近的概念，但它们并不相同。让我们澄清它们之间的区别：

变量：

  • 变量是计算机内存中的命名存储位置。
  • 它一次只能保存一个值。这个值可以是基本数据类型（例如整数、浮点数、字符串）或对对象的引用。
  • 变量用于存储和管理程序中的数据。
  • 变量有与之关联的数据类型（例如 int、float、str），这决定了它们可以保存的数据类型。

对象：

  • 对象是面向对象编程中类的一个实例。
  • 它是一个自包含的单元，捆绑了数据（属性）和操作该数据的函数（方法）。
  • 对象可以表示复杂的数据结构、现实世界的实体或抽象概念。
  • 对象基于类创建，类充当定义它们的结构和行为的蓝图。

变量和对象之间的关键区别包括：

  1. 数据复杂性： 变量可以保存简单的数据类型（整数、字符串等），而对象可以保存复杂的数据结构和行为。
  2. 功能： 对象封装了数据和函数，允许它们表示不仅仅是值。变量主要用于存储和管理数据。
  3. 创建： 对象基于类通过实例化创建，而变量是简单的存储位置，没有与之相关联的特定结构。

下面是一个示例，以说明这种区别：

# 变量
x = 5  # 'x' 是一个保存整数值的变量
 
# 对象
class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def bark(self):
        print(f"{self.name} 说汪汪!")
 
my_dog = Dog("Buddy")  # 'my_dog' 是 'Dog' 类的一个对象
my_dog.bark()          # 输出: Buddy 说汪汪!

在这个示例中，'x' 是一个保存整数值（5）的变量，而 'my_dog' 是 'Dog' 类的一个对象，它既有数据（'name' 属性），又有行为（'bark' 方法）。

所以，总结一下，变量用于存储简单的值；而对象更加灵活，可以封装复杂的数据和功能。对象，是面向对象编程的基础。

9.8 特殊语句10.2 类