Объектно-ориентированное программирование (ООП)

Преимущества и недостатки ООП Python

Рассмотрим несколько основных преимуществ объектно-ориентированного программирования:

1. Объектно-ориентированное программирование подразумевает повторное использование. Компьютерная программа написанная в форме объектов и классов может быть использована снова в других проектах без повторения кода;
2. Использование модулярного подхода в объектно-ориентированном программировании позволяет получить читаемый и гибкий код;
3. В объектно-ориентированном программировании каждый класс имеет определенную задачу. Если ошибка возникнет в одной части кода, вы можете исправить ее локально, без необходимости вмешиваться в другие части кода;
4. Инкапсуляция данных (которую мы рассмотрим дальше в статье) вносит дополнительный уровень безопасности в разрабатываемую программу с использованием объектно-ориентированного подхода;

Хотя объектно-ориентированное программирование обладает рядом преимуществ, оно также содержит определенные недостатки, некоторые из них находятся в списке ниже:

1. Для создания объектов необходимо иметь подробное представление о разрабатываемом программном обеспечении;
2. Не каждый аспект программного обеспечения является лучшим решением для реализации в качестве объекта. Для новичков может быть тяжело прочертить линию в золотой середине;
3. С тем, как вы вносите все новые и новые классы в код, размер и сложность программы растет в геометрической прогрессии;

В следующем разделе мы рассмотрим ряд самых важных концепций объектно-ориентированного программирования.

Как и следует из названия, объектно-ориентированное программирование — это речь об объектах. Однако, перед тем как создать объект, нам нужно определить его класс.

Класс

Класс в объектно-ориентированном программировании выступает в роли чертежа для объекта. Класс можно рассматривать как карту дома. Вы можете понять, как выглядит дом, просто взглянув на его карту.

Cам по себе класс не представляет ничего. К примеру, нельзя сказать что карта является домом, она только объясняет как настоящий дом должен выглядеть.

Отношение между классом и объектом можно представить более наглядно, взглянув на отношение между машиной и Audi. Да, Audi – это машина. Однако, нет такой вещи, как просто машина. Машина — это абстрактная концепция, которую также реализуют в Toyota, Honda, Ferrari, и других компаниях.

Ключевое слово class используется для создания класса в Python. Название класса следует за ключом class, за которым следует двоеточие. Тело класса начинается с новой строки, с отступом на одну вкладку влево.

Давайте рассмотрим, как мы можем создать самый простой класс в Python. Взглянем на следующий код:

В примере выше мы создали класс под названием Car с тремя атрибутами: имя name, марка make и модель model. Наш класс также содержит два метода: start() и stop().

Объекты

Раннее мы поняли, что класс предоставляет чертеж объекта. Однако, чтобы на самом деле использовать объекты и методы класса, вам нужно создать объект из этого класса. Существует несколько методов и атрибутов класса, которые можно использовать вне объекта, мы рассмотрим их в следующем разделе.

Сейчас просто запомните, что по умолчанию, нам нужно создать объект класса перед тем, как мы сможем начать использовать его методы и атрибуты.

Объект также называется экземпляром. Тем не менее, процесс создания объекта класса называется инициализация. В Python, чтобы создать объект класса, нам просто нужно вписать название класса, с последующими открывающимися и закрывающимися скобками.

Давайте создадим объект класса Car, который мы создали в предыдущем разделе.

В этом скрипте мы создали два объекта класса Car: car_a и car_b. Чтобы узнать тип созданных нами объектов, мы можем использовать метод type и передать ему названия наших объектов. Выполните следующий код:

В выдаче вы увидите:

Это говорит нам о том, что тип объекта car_b – класс Car.

На данный момент мы создали наш класс и соответствующие ему объекты. Теперь настало время получить доступ к атрибутам класса и вызвать метод класса при помощи объекта класса. Чтобы сделать это, вам нужно только вписать имя объекта, за которым следует оператор точка . и название атрибута или метода, к которому вы хотите получить доступ или вызов, соответственно. Давайте рассмотрим следующий пример:

В этом скрипте мы вызываем метод start() через объект car_b. Выдача будет выглядеть следующим образом:

Аналогично, вы можете получить доступ к атрибуту, пользуясь следующим синтаксисом:

В выдаче вы увидите значение атрибута модели, как показано ниже:

Атрибуты класса

В предыдущей секции мы разобрались, как создавать объекты класса и как мы можем использовать эти объекты для получения доступа к атрибутам класса

В Python, каждый объект содержит определенные атрибуты по умолчанию и методы в дополнение к определенным пользователем атрибутами. Чтобы посмотреть на все атрибуты и методы объекта, используйте встроенную функцию под названием dir(). Попробуем взглянуть на все атрибуты объекта car_b, который мы создали в предыдущем разделе. Выполните следующий скрипт:

В выдаче вы увидите следующие атрибуты:

Эта встроенная функция очень полезна при изучении атрибутов и функций объекта, особенно при использовании через REPL.

Атрибуты класса против атрибутов экземпляров

Атрибуты могут быть наглядно отнесены к двум типам:

• атрибуты класса
• атрибуты экземпляров

Атрибуты класса делятся среди всех объектов класса, в то время как атрибуты экземпляров являются собственностью экземпляра.

Помните, что экземпляр — это просто альтернативное название объекта.

Атрибуты экземпляра объявляются внутри любого метода, в то время как атрибуты класса объявляются вне любого метода.

Следующий пример прояснит эту разницу:

В указанном выше скрипте мы создаем класс Car с одним атрибутом класса под названием car_count и три атрибута экземпляра под названием name, make и model. Класс содержит один метод start(), который содержит наши три атрибута экземпляров. Значения атрибутов экземпляров переданы в качестве аргументов методу start(). Внутри метода start, атрибут car_count увеличен на один.

Стоит упомянуть, что внутри метода, атрибуты экземпляра ссылаются при помощи ключевого слова self, в то время как атрибуты класса ссылаются при помощи названия класса.

Давайте создадим объект класса Car и вызовем метод start().

В скрипте выше мы вывели название атрибута экземпляра и атрибута класса car_count. В выдаче вы увидите, что атрибут car_count будет иметь значение 1, как показано ниже:

Теперь создадим еще один объект класса Car и вызываем метод start().

Сейчас если вы выведите значение атрибута car_count, вы увидите 2 в выдаче. Это связано с тем, что атрибут car_count является атрибутом класса и таким образом он разделяется между экземплярами. Объект car_a увеличил свое значение до 1, в то время как car_b увеличил свое значение еще раз, так что итоговое значение равняется 2. Выдача выглядит следующим образом:

Методы

Как мы выяснили ранее, в объектно-ориентированном программировании, методы используются для реализации функционалов объекта. В предыдущем разделе мы создали методы start() и stop() для класса Car. До этих пор, мы использовали объекты класса для вызова методов. Однако, есть тип методов, который может быть вызван напрямую при помощи имени класса. Такой метод называется статичным методом.

Статичные методы

Для объявления статического метода, вам нужно указать дескриптор @staticmethod перед названием метода, как показано ниже:

В коде выше мы создали класс Car с одним статичным методом get_class_details(). Давайте вызовем этот метод, используя название класса.

Вы можете видеть что нам не нужно создавать экземпляр класса Car для вызова метода get_class_details(), вместо этого мы просто использовали название класса. Стоит упомянуть, что статические методы могут иметь доступ только к атрибутам класса в Python, вы не сможете обратиться к методам через self.

Возврат множественных значений из метода

Одна из лучших особенностей языка Python заключается в том, что методы класса могут возвращать множественные значения. Взгляните на следующий пример:

В скрипте выше мы создали класс под названием Square со статичным методом get_squares(). Метод принимает два параметра. Он умножает каждый параметр на себя и возвращает оба результата при помощи оператора return. В выдаче указанного выше скрипта вы увидите квадраты 3 и 5.

Метод str

До этого момента мы выводили атрибуты при помощи метода print(). Посмотрим, что случится, если мы выведем объект класса.

Для этого нам нужно создать простой класс Car с одним методом и попытаться вывести объект класса в консоль. Выполним следующий скрипт:

В скрипте выше мы создали объект car_a класса Car и вывели его значение на экран. По сути мы относимся к объекту car_a как к строке. Выдача выглядит следующим образом:

Выдача показывает локацию памяти, где хранится наш объект. Каждый объект Python по умолчанию содержит метод __str__ . Когда вы используете объект в качестве строки, вызывается метод __str__ , который по умолчанию выводит локацию памяти объекта. Однако, вы также можете предоставить собственное определение метода __str__ . Например, как в следующем примере:

В скрипте выше, мы переопределили метод __str__ , предоставив наше собственное определение метода. Теперь, если вы выведите объект car_a, вы увидите сообщение «Car class Object» в консоли. Это сообщение, которое мы внесли в наш пользовательский метод __str__ .

Использование этого метода позволяет вам создавать пользовательские и более осмысленные описания, когда объект выводится. Вы можете даже отобразить кое-какие данные внутри класса, такие как название класса Car.

Конструкторы

Конструктор — это специальный метод, который вызывается по умолчанию когда вы создаете объект класса.

Для создания конструктора вам нужно создать метод с ключевым словом __init__. Взгляните на следующий пример:

В скрипте выше мы создали класс Car с одним атрибутом класса car_count. Класс содержит конструктор, который увеличивает значение car_count и выводит итоговое значение на экран.

Теперь, когда объект класса Car будет создан, конструктор также будет вызван, значение car_count увеличится и отобразится на экране. Создадим простой объект и посмотрим, что выйдет:

В выдаче вы увидите выведенное значение 1, 2 и 3, поскольку для каждого объекта значение переменной car_count увеличивается и отображается на экране.

За исключением названия, конструктор может использоваться как обычный метод. Вы можете передавать и получать значения из конструктора. Он обычно используется таким образом, когда вам нужно инициализировать значения атрибута при создании экземпляра класса.

Понравилось? Если этот пост соберёт хотя бы 20 лайков, то будет продолжение!)