ООП. Классы, атрибуты, объекты, методы

Лекция 8. ООП. Классы, атрибуты, объекты, методы

ООП — самая используемая парадигма программирования. Это одновременно и особый способ мышления, и отдельная методика. Её концепцию проще всего понимать на примерах из реальной жизни. И это неспроста. Объектно-ориентированное программирование помогает представлять содержимое программы наиболее естественным для нашего мира способом.

Главным понятием ООП является понятие программного объекта. Вообще говоря, большинство сущностей на планете Земля — это некие объекты. И с частью из них мы взаимодействуем при помощи программирования. Банковский счёт, персонаж компьютерной игры или анимированный виджет сайта — всё это легко представить в виде объектов. Можно сказать, что объектно-ориентированное программирование позволяет смоделировать реальный объект в виде программного.

Множество объектов со схожими свойствами формируются в классы. Идея класса также является одной из основополагающих концепций ООП. Со стороны программы, класс — это всего лишь тип данных, но для программиста это куда более глубокая абстрактная структура. Но перейдём уже к конкретике.

Итак, мы — разработчики игр. Наша студия трудится над новым автосимулятором. В игре будут представлены разные виды транспорта: легковые автомобили, гоночные, грузовые и пассажирские. Все их можно описать одним словом — автотранспорт. Сделав это, мы абстрагировались от деталей и, таким образом, определили класс. Объектом этого класса может быть, как Бьюик 1968-го года, так и грузовой Freightliner Columbia желтого цвета.

У класса есть свойства и функции (в ООП их называют методами).

Свойства — это характеристики, присущие данному конкретному множеству объектов.

Методы — те действия, которые они могут совершать.

Свойствами класса "автотранспорт" могут быть, например: год выпуска, вид и цвет. На уровне объектов это будет выглядеть так: Бьюик Электра — это объект класса "Автотранспорт" со следующими свойствами:

вид — легковой автомобиль;

цвет — чёрный;

год выпуска — 1968.

Можно сказать, что объект — это вполне конкретный экземпляр класса.

Помимо физических атрибутов, которые описывают внешний вид и характеристики транспортного средства, автомобили обладают между собой и другими фундаментальными сходствами. Например, все они могут ехать, тормозить, переключать скорости, поворачивать и сигналить. В нашем случае, всё это — методы класса "Автотранспорт". То есть действия, которые любые объекты данного класса могут выполнять.

Мы разрабатываем игру, поэтому предполагается, что машины в ней будут исправными. Значит, вполне естественно, что каждая из них может ехать и тормозить.

В Питоне класс "Автотранспорт" может выглядеть так:

# класс автотранспорт

class MotorTransport(object):

def __init__(self, color, year, auto_type):

self.color = color

self.year = year

self.auto_type = auto_type

# тормозить

def stop(self):

print("Pressing the brake pedal")

# ехать

def drive(self):

print('WRRRRRUM!')

Теперь никто не помешает нам получить собственную красную феррари. Пусть и в симуляторе.

# создадим объект класса Автотранспорт

ferrari_testarossa = MotorTransport('Red', 1987, 'passenger car')

# жмём на газ и вперёд!

ferrari_testarossa.drive()

WRRRRRUM!

Класс

Классы, в некотором смысле, подобны чертежам: это не объекты сами по себе, а их схемы. Класс "банковских счетов" имеет строго определенные и одинаковые для всех атрибуты, но объекты в нём — сами счета — уникальны.

Как в Python создать класс

В Python классы и объекты по смыслу не отличаются от других языков. Нюансы в реализации. Для создания класса в Питоне необходимо написать инструкцию class, а затем выбрать имя.

В простейшем случае, класс выглядит так:

class SimpleClass:

pass

Для именования классов в Python обычно используют стиль "camel case", где первая буква — заглавная.

LikeThis

Конструктор

Метод, который вызывается при создании объектов, в ООП зовётся конструктором. Он нужен для объектов, которые изначально должны иметь какие-то значение. Например, пустые экземпляры класса "Студент" бессмысленны, и желательно иметь хотя бы минимальный обозначенный набор вроде имени, фамилии и группы.

В качестве Питоновского конструктора выступает метод __init__():

class Student:

def __init__(self, name, surname, group):

self.name = name

self.surname = surname

self.group = group

alex = Student("Alex", "Ivanov", "admin")

Атрибуты класса

Вы уже поняли, что у каждого класса есть собственный набор характеристик, который помогает описывать его сущность. Эти свойства еще называются полями или атрибутами.

Поля могут быть статическими и динамическими:

Статические поля (поля класса) можно использовать без создания объекта. А значит, конструктор вам не нужен.

Динамические поля (поля объекта) задаются с помощью конструктора, и тут уже, как вы видели, экземпляр нужно создать, а полям присвоить значения.

class MightiestWeapon:

# статический атрибут

name = "Default name"

def __init__(self, weapon_type):

# динамический атрибут

self.weapon_type = weapon_type

Обратите внимание — статический и динамический атрибут может иметь одно и то же имя:

class MightiestWeapon:

# статический атрибут

name = "Default name"

def __init__(self, name):

# динамический атрибут

self.name = name

weapon = MightiestWeapon("sword")

print(MightiestWeapon.name)

print(weapon.name)

Методы класса

Метод — это функция класса.

Например, у всех научно-фантастических космических кораблей есть бортовое оружие. И оно может стрелять.

class SpaceShip:

def atack(self):

print('Пиу!')

star_destroyer = SpaceShip()

star_destroyer.atack()

Пиу!

Что такое self?

Аналог этого ключевого слова в других языках — слово this. self — это всего лишь ссылка на текущий экземпляр класса.

Отличный пример с котофеями:

• Все котики умеют мурлыкать;

• Эта способность реализована в классе Кот, как метод Мурчать;

• Вы хотите, чтобы ваш кот по имени Пушок помурчал;

• Если сделать так: Кот.Мурчать, то мурлыкать начнут все коты во Вселенной;

• Но так как вам нужен один конкретный кот, то нужно вызвать метод иначе: self.Мурчать;

• Сделано. Пушок мурлыкает.

Уровни доступа атрибутов и методов

В Питоне не существует квалификаторов доступа к полям класса. Отсутствие аналогов связки public/private/protected можно рассматривать как упущение со стороны принципа инкапсуляции.

Декораторы

Декоратор — это функция-обёртка. В неё можно завернуть другой метод, и, тем самым, изменить его функциональность, не меняя код.

Объекты или экземпляры класса

Чем объекты отличаются от классов

Как уже было сказано, объект — это конкретный экземпляр класса. Все мы относимся к классу людей, но каждый из нас — уникальный объект этого класса.

Как создать объект класса в Python

Если у нас есть реализация класса, то его экземпляр создать очень просто:

class AirConditioner:

def __init__(self, model, capacity):

self.model = model

self.capacity = capacity

def turn_on(self):

print('Now in the room will be cool')

# создадим объект класса Кондиционер

ballu = AirConditioner('BPAC-07', 785)

ballu.turn_on()

Now in the room will be cool

Атрибуты объекта

Атрибуты класса могут быть динамическими и статическими. На уровне объекта они инициализируются так:

class MightiestWeapon:

name = "Default name"

def __init__(self, weapon_type):

self.weapon_type = weapon_type

# атрибут name можно переопределить и не создавая объекта

MightiestWeapon.name = 'Steel Sword'

print(MightiestWeapon.name)

Steal Sword

# создаём объект и сразу же инициализируем динамический атрибут с помощью конструктора

hero_sword = MightiestWeapon('sword')

# и теперь, уже для конкретного объекта, можно задать имя

hero_sword.name = 'Excalibur'

# новое статическое имя по умолчанию для всего класса не изменится

print(MightiestWeapon.name)

Steal Sword

print(hero_sword.name)

Excalibur