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這里有您想知道的互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷解決方案
使用Python學(xué)習(xí)面對(duì)對(duì)象的編程

使用 Python 類使你的代碼變得更加模塊化。

創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)項(xiàng)目包括賓川網(wǎng)站建設(shè)、賓川網(wǎng)站制作、賓川網(wǎng)頁(yè)制作以及賓川網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策劃等。多年來(lái)，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，賓川網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到賓川省份的部分城市，未來(lái)相信會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！

在我上一篇文章中，我解釋了如何通過(guò)使用函數(shù)、創(chuàng)建模塊或者兩者一起來(lái)使 Python 代碼更加模塊化。函數(shù)對(duì)于避免重復(fù)多次使用的代碼非常有用，而模塊可以確保你在不同的項(xiàng)目中復(fù)用代碼。但是模塊化還有另一種方法：類。

如果你已經(jīng)聽過(guò)面對(duì)對(duì)象編程object-oriented programming（OOP）這個(gè)術(shù)語(yǔ)，那么你可能會(huì)對(duì)類的用途有一些概念。程序員傾向于將類視為一個(gè)虛擬對(duì)象，有時(shí)與物理世界中的某些東西直接相關(guān)，有時(shí)則作為某種編程概念的表現(xiàn)形式。無(wú)論哪種表示，當(dāng)你想要在程序中為你或程序的其他部分創(chuàng)建“對(duì)象”時(shí)，你都可以創(chuàng)建一個(gè)類來(lái)交互。

沒有類的模板

假設(shè)你正在編寫一個(gè)以幻想世界為背景的游戲，并且你需要這個(gè)應(yīng)用程序能夠涌現(xiàn)出各種壞蛋來(lái)給玩家的生活帶來(lái)一些刺激。了解了很多關(guān)于函數(shù)的知識(shí)后，你可能會(huì)認(rèn)為這聽起來(lái)像是函數(shù)的一個(gè)教科書案例：需要經(jīng)常重復(fù)的代碼，但是在調(diào)用時(shí)可以考慮變量而只編寫一次。

下面一個(gè)純粹基于函數(shù)的敵人生成器實(shí)現(xiàn)的例子：

  
 
 
    
   
  
  
  1. #!/usr/bin/env python3
    2.    
  
  
  2.  
    3.    
  
  
  3. import random
    4.    
  
  
  4.  
    5.    
  
  
  5. def enemy(ancestry,gear):
    6.    
  
  
  6.  enemy=ancestry
    7.    
  
  
  7.  weapon=gear
    8.    
  
  
  8.  hp=random.randrange(0,20)
    9.    
  
  
  9.  ac=random.randrange(0,20)
    10.    
  
  
  10.  return [enemy,weapon,hp,ac]
    11.    
  
  
  11.  
    12.    
  
  
  12. def fight(tgt):
    13.    
  
  
  13.  print("You take a swing at the " + tgt[0] + ".")
    14.    
  
  
  14.  hit=random.randrange(0,20)
    15.    
  
  
  15.  if hit > tgt[3]:
    16.    
  
  
  16.  print("You hit the " + tgt[0] + " for " + str(hit) + " damage!")
    17.    
  
  
  17.  tgt[2] = tgt[2] - hit
    18.    
  
  
  18.  else:
    19.    
  
  
  19.  print("You missed.")
    20.    
  
  
  20.  
    21.    
  
  
  21.  
    22.    
  
  
  22. foe=enemy("troll","great axe")
    23.    
  
  
  23. print("You meet a " + foe[0] + " wielding a " + foe[1])
    24.    
  
  
  24. print("Type the a key and then RETURN to attack.")
    25.    
  
  
  25.  
    26.    
  
  
  26. while True:
    27.    
  
  
  27.  action=input()
    28.    
  
  
  28.  
    29.    
  
  
  29.  if action.lower() == "a":
    30.    
  
  
  30.  fight(foe)
    31.    
  
  
  31.  
    32.    
  
  
  32.  if foe[2] < 1:
    33.    
  
  
  33.  print("You killed your foe!")
    34.    
  
  
  34.  else:
    35.    
  
  
  35.  print("The " + foe[0] + " has " + str(foe[2]) + " HP remaining")
    36.

enemy 函數(shù)創(chuàng)造了一個(gè)具有多個(gè)屬性的敵人，例如譜系、武器、生命值和防御等級(jí)。它返回每個(gè)屬性的列表，表示敵人全部特征。

從某種意義上說(shuō)，這段代碼創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象，即使它還沒有使用類。程序員將這個(gè) enemy 稱為對(duì)象，因?yàn)樵摵瘮?shù)的結(jié)果（本例中是一個(gè)包含字符串和整數(shù)的列表）表示游戲中一個(gè)單獨(dú)但復(fù)雜的東西。也就是說(shuō)，列表中字符串和整數(shù)不是任意的：它們一起描述了一個(gè)虛擬對(duì)象。

在編寫描述符集合時(shí)，你可以使用變量，以便隨時(shí)使用它們來(lái)生成敵人。這有點(diǎn)像模板。

在示例代碼中，當(dāng)需要對(duì)象的屬性時(shí)，會(huì)檢索相應(yīng)的列表項(xiàng)。例如，要獲取敵人的譜系，代碼會(huì)查詢 foe[0]，對(duì)于生命值，會(huì)查詢 foe[2]，以此類推。

這種方法沒有什么不妥，代碼按預(yù)期運(yùn)行。你可以添加更多不同類型的敵人，創(chuàng)建一個(gè)敵人類型列表，并在敵人創(chuàng)建期間從列表中隨機(jī)選擇，等等，它工作得很好。實(shí)際上，Lua 非常有效地利用這個(gè)原理來(lái)近似了一個(gè)面對(duì)對(duì)象模型。

然而，有時(shí)候?qū)ο蟛粌H僅是屬性列表。

使用對(duì)象

在 Python 中，一切都是對(duì)象。你在 Python 中創(chuàng)建的任何東西都是某個(gè)預(yù)定義模板的實(shí)例。甚至基本的字符串和整數(shù)都是 Python type 類的衍生物。你可以在這個(gè)交互式 Python shell 中見證：

  
 
 
    
   
  
  
  1. >>> foo=3
    2.    
  
  
  2. >>> type(foo)
    3.    
  
  
    4.    
  
  
  4. >>> foo="bar"
    5.    
  
  
  5. >>> type(foo)
    6.    
  
  
    7.

當(dāng)一個(gè)對(duì)象由一個(gè)類定義時(shí)，它不僅僅是一個(gè)屬性的集合，Python 類具有各自的函數(shù)。從邏輯上講，這很方便，因?yàn)橹簧婕澳硞€(gè)對(duì)象類的操作包含在該對(duì)象的類中。

在示例代碼中，fight 的代碼是主應(yīng)用程序的功能。這對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的游戲來(lái)說(shuō)是可行的，但對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的游戲來(lái)說(shuō)，世界中不僅僅有玩家和敵人，還可能有城鎮(zhèn)居民、牲畜、建筑物、森林等等，它們都不需要使用戰(zhàn)斗功能。將戰(zhàn)斗代碼放在敵人的類中意味著你的代碼更有條理，在一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序中，這是一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)。

此外，每個(gè)類都有特權(quán)訪問自己的本地變量。例如，敵人的生命值，除了某些功能之外，是不會(huì)改變的數(shù)據(jù)。游戲中的隨機(jī)蝴蝶不應(yīng)該意外地將敵人的生命值降低到 0。理想情況下，即使沒有類，也不會(huì)發(fā)生這種情況。但是在具有大量活動(dòng)部件的復(fù)雜應(yīng)用程序中，確保不需要相互交互的部件永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生這種情況，這是一個(gè)非常有用的技巧。

Python 類也受垃圾收集的影響。當(dāng)不再使用類的實(shí)例時(shí)，它將被移出內(nèi)存。你可能永遠(yuǎn)不知道這種情況會(huì)什么時(shí)候發(fā)生，但是你往往知道什么時(shí)候它不會(huì)發(fā)生，因?yàn)槟愕膽?yīng)用程序占用了更多的內(nèi)存，而且運(yùn)行速度比較慢。將數(shù)據(jù)集隔離到類中可以幫助 Python 跟蹤哪些數(shù)據(jù)正在使用，哪些不在需要了。

優(yōu)雅的 Python

下面是一個(gè)同樣簡(jiǎn)單的戰(zhàn)斗游戲，使用了 Enemy 類：

  
 
 
    
   
  
  
  1. #!/usr/bin/env python3
    2.    
  
  
  2.  
    3.    
  
  
  3. import random
    4.    
  
  
  4.  
    5.    
  
  
  5. class Enemy():
    6.    
  
  
  6.  def __init__(self,ancestry,gear):
    7.    
  
  
  7.  self.enemy=ancestry
    8.    
  
  
  8.  self.weapon=gear
    9.    
  
  
  9.  self.hp=random.randrange(10,20)
    10.    
  
  
  10.  self.ac=random.randrange(12,20)
    11.    
  
  
  11.  self.alive=True
    12.    
  
  
  12.  
    13.    
  
  
  13.  def fight(self,tgt):
    14.    
  
  
  14.  print("You take a swing at the " + self.enemy + ".")
    15.    
  
  
  15.  hit=random.randrange(0,20)
    16.    
  
  
  16.  
    17.    
  
  
  17.  if self.alive and hit > self.ac:
    18.    
  
  
  18.  print("You hit the " + self.enemy + " for " + str(hit) + " damage!")
    19.    
  
  
  19.  self.hp = self.hp - hit
    20.    
  
  
  20.  print("The " + self.enemy + " has " + str(self.hp) + " HP remaining")
    21.    
  
  
  21.  else:
    22.    
  
  
  22.  print("You missed.")
    23.    
  
  
  23.  
    24.    
  
  
  24.  if self.hp < 1:
    25.    
  
  
  25.  self.alive=False
    26.    
  
  
  26.  
    27.    
  
  
  27. # 游戲開始
    28.    
  
  
  28. foe=Enemy("troll","great axe")
    29.    
  
  
  29. print("You meet a " + foe.enemy + " wielding a " + foe.weapon)
    30.    
  
  
  30.  
    31.    
  
  
  31. # 主函數(shù)循環(huán)
    32.    
  
  
  32. while True:
    33.    
  
  
  33.  
    34.    
  
  
  34.  print("Type the a key and then RETURN to attack.")
    35.    
  
  
  35.  
    36.    
  
  
  36.  action=input()
    37.    
  
  
  37.  
    38.    
  
  
  38.  if action.lower() == "a":
    39.    
  
  
  39.  foe.fight(foe)
    40.    
  
  
  40.  
    41.    
  
  
  41.  if foe.alive == False:
    42.    
  
  
  42.  print("You have won...this time.")
    43.    
  
  
  43.  exit()
    44.

這個(gè)版本的游戲?qū)橙俗鳛橐粋€(gè)包含相同屬性（譜系、武器、生命值和防御）的對(duì)象來(lái)處理，并添加一個(gè)新的屬性來(lái)衡量敵人時(shí)候已被擊敗，以及一個(gè)戰(zhàn)斗功能。

類的第一個(gè)函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù)，在 Python 中稱為 init 或初始化的函數(shù)。這類似于其他語(yǔ)言中的構(gòu)造器，它創(chuàng)建了類的一個(gè)實(shí)例，你可以通過(guò)它的屬性和調(diào)用類時(shí)使用的任何變量來(lái)識(shí)別它（示例代碼中的 foe）。

Self 和類實(shí)例

類的函數(shù)接受一種你在類之外看不到的新形式的輸入：self。如果不包含 self，那么當(dāng)你調(diào)用類函數(shù)時(shí)，Python 無(wú)法知道要使用的類的哪個(gè)實(shí)例。這就像在一間充滿獸人的房間里說(shuō)：“我要和獸人戰(zhàn)斗”，向一個(gè)獸人發(fā)起。沒有人知道你指的是誰(shuí)，所有獸人就都上來(lái)了。

CC-BY-SA by Buch on opengameart.org

類中創(chuàng)建的每個(gè)屬性都以 self 符號(hào)作為前綴，該符號(hào)將變量標(biāo)識(shí)為類的屬性。一旦派生出類的實(shí)例，就用表示該實(shí)例的變量替換掉 self 前綴。使用這個(gè)技巧，你可以在一間滿是獸人的房間里說(shuō)：“我要和譜系是 orc 的獸人戰(zhàn)斗”，這樣來(lái)挑戰(zhàn)一個(gè)獸人。當(dāng) orc 聽到 “gorblar.orc” 時(shí)，它就知道你指的是誰(shuí)（他自己），所以你得到是一場(chǎng)公平的戰(zhàn)斗而不是斗毆。在 Python 中：

  
 
 
    
   
  
  
  1. gorblar=Enemy("orc","sword")
    2.    
  
  
  2. print("The " + gorblar.enemy + " has " + str(gorblar.hp) + " remaining.")
    3.

通過(guò)檢索類屬性（gorblar.enemy 或 gorblar.hp 或你需要的任何對(duì)象的任何值）而不是查詢 foe[0]（在函數(shù)示例中）或 gorblar[0] 來(lái)尋找敵人。

本地變量

如果類中的變量沒有以 self 關(guān)鍵字作為前綴，那么它就是一個(gè)局部變量，就像在函數(shù)中一樣。例如，無(wú)論你做什么，你都無(wú)法訪問 Enemy.fight 類之外的 hit 變量：

  
 
 
    
   
  
  
  1. >>> print(foe.hit)
    2.    
  
  
  2. Traceback (most recent call last):
    3.    
  
  
  3.  File "./enclass.py", line 38, in 
    4.    
  
  
  4.  print(foe.hit)
    5.    
  
  
  5. AttributeError: 'Enemy' object has no attribute 'hit'
    6.    
  
  
  6.  
    7.    
  
  
  7. >>> print(foe.fight.hit)
    8.    
  
  
  8. Traceback (most recent call last):
    9.    
  
  
  9.  File "./enclass.py", line 38, in 
    10.    
  
  
  10.  print(foe.fight.hit)
    11.    
  
  
  11. AttributeError: 'function' object has no attribute 'hit'
    12.

hit 變量包含在 Enemy 類中，并且只能“存活”到在戰(zhàn)斗中發(fā)揮作用。

更模塊化

本例使用與主應(yīng)用程序相同的文本文檔中的類。在一個(gè)復(fù)雜的游戲中，我們更容易將每個(gè)類看作是自己獨(dú)立的應(yīng)用程序。當(dāng)多個(gè)開發(fā)人員處理同一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，你會(huì)看到這一點(diǎn)：一個(gè)開發(fā)人員負(fù)責(zé)一個(gè)類，另一個(gè)開發(fā)人員負(fù)責(zé)主程序，只要他們彼此溝通這個(gè)類必須具有什么屬性，就可以并行地開發(fā)這兩個(gè)代碼塊。

要使這個(gè)示例游戲模塊化，可以把它拆分為兩個(gè)文件：一個(gè)用于主應(yīng)用程序，另一個(gè)用于類。如果它是一個(gè)更復(fù)雜的應(yīng)用程序，你可能每個(gè)類都有一個(gè)文件，或每個(gè)邏輯類組有一個(gè)文件（例如，用于建筑物的文件，用于自然環(huán)境的文件，用于敵人或 NPC 的文件等）。

將只包含 Enemy 類的一個(gè)文件保存為 enemy.py，將另一個(gè)包含其他內(nèi)容的文件保存為 main.py。

以下是 enemy.py：

  
 
 
    
   
  
  
  1. import random
    2.    
  
  
  2.  
    3.    
  
  
  3. class Enemy():
    4.    
  
  
  4.  def __init__(self,ancestry,gear):
    5.    
  
  
  5.  self.enemy=ancestry
    6.    
  
  
  6.  self.weapon=gear
    7.    
  
  
  7.  self.hp=random.randrange(10,20)
    8.    
  
  
  8.  self.stg=random.randrange(0,20)
    9.    
  
  
  9.  self.ac=random.randrange(0,20)
    10.    
  
  
  10.  self.alive=True
    11.    
  
  
  11.  
    12.    
  
  
  12.  def fight(self,tgt):
    13.    
  
  
  13.  print("You take a swing at the " + self.enemy + ".")
    14.    
  
  
  14.  hit=random.randrange(0,20)
    15.    
  
  
  15.  
    16.    
  
  
  16.  if self.alive and hit > self.ac:
    17.    
  
  
  17.  print("You hit the " + self.enemy + " for " + str(hit) + " damage!")
    18.    
  
  
  18.  self.hp = self.hp - hit
    19.    
  
  
  19.  print("The " + self.enemy + " has " + str(self.hp) + " HP remaining")
    20.    
  
  
  20.  else:
    21.    
  
  
  21.  print("You missed.")
    22.    
  
  
  22.  
    23.    
  
  
  23.  if self.hp < 1:
    24.    
  
  
  24.  self.alive=False
    25.

以下是 main.py：

  
 
 
    
   
  
  
  1. #!/usr/bin/env python3
    2.    
  
  
  2.  
    3.    
  
  
  3. import enemy as en
    4.    
  
  
  4.  
    5.    
  
  
  5. # game start
    6.    
  
  
  6. foe=en.Enemy("troll","great axe")
    7.    
  
  
  7. print("You meet a " + foe.enemy + " wielding a " + foe.weapon)
    8.    
  
  
  8.  
    9.    
  
  
  9. # main loop
    10.    
  
  
  10. while True:
    11.    
  
  
  11.  
    12.    
  
  
  12.  print("Type the a key and then RETURN to attack.")
    13.    
  
  
  13.  
    14.    
  
  
  14.  action=input()
    15.    
  
  
  15.  
    16.    
  
  
  16.  if action.lower() == "a":
    17.    
  
  
  17.  foe.fight(foe)
    18.    
  
  
  18.  
    19.    
  
  
  19.  if foe.alive == False:
    20.    
  
  
  20.  print("You have won...this time.")
    21.    
  
  
  21.  exit()
    22.

導(dǎo)入模塊 enemy.py 使用了一條特別的語(yǔ)句，引用類文件名稱而不用帶有 .py 擴(kuò)展名，后跟你選擇的命名空間指示符（例如，import enemy as en）。這個(gè)指示符是在你調(diào)用類時(shí)在代碼中使用的。你需要在導(dǎo)入時(shí)添加指示符，例如 en.Enemy，而不是只使用 Enemy()。

所有這些文件名都是任意的，盡管在原則上不要使用罕見的名稱。將應(yīng)用程序的中心命名為 main.py 是一個(gè)常見約定，和一個(gè)充滿類的文件通常以小寫形式命名，其中的類都以大寫字母開頭。是否遵循這些約定不會(huì)影響應(yīng)用程序的運(yùn)行方式，但它確實(shí)使經(jīng)驗(yàn)豐富的 Python 程序員更容易快速理解應(yīng)用程序的工作方式。

在如何構(gòu)建代碼方面有一些靈活性。例如，使用該示例代碼，兩個(gè)文件必須位于同一目錄中。如果你只想將類打包為模塊，那么必須創(chuàng)建一個(gè)名為 mybad 的目錄，并將你的類移入其中。在 main.py 中，你的 import 語(yǔ)句稍有變化：

  
 
 
    
   
  
  
  1. from mybad import enemy as en
    2.

兩種方法都會(huì)產(chǎn)生相同的結(jié)果，但如果你創(chuàng)建的類足夠通用，你認(rèn)為其他開發(fā)人員可以在他們的項(xiàng)目中使用它們，那么后者更好。

無(wú)論你選擇哪種方式，都可以啟動(dòng)游戲的模塊化版本：

  
 
 
    
   
  
  
  1. $ python3 ./main.py 
    2.    
  
  
  2. You meet a troll wielding a great axe
    3.    
  
  
  3. Type the a key and then RETURN to attack.
    4.    
  
  
  4. a
    5.    
  
  
  5. You take a swing at the troll.
    6.    
  
  
  6. You missed.
    7.    
  
  
  7. Type the a key and then RETURN to attack.
    8.    
  
  
  8. a
    9.    
  
  
  9. You take a swing at the troll.
    10.    
  
  
  10. You hit the troll for 8 damage!
    11.    
  
  
  11. The troll has 4 HP remaining
    12.    
  
  
  12. Type the a key and then RETURN to attack.
    13.    
  
  
  13. a
    14.    
  
  
  14. You take a swing at the troll.
    15.    
  
  
  15. You hit the troll for 11 damage!
    16.    
  
  
  16. The troll has -7 HP remaining
    17.    
  
  
  17. You have won...this time.
    18.

游戲啟動(dòng)了，它現(xiàn)在更加模塊化了。現(xiàn)在你知道了面對(duì)對(duì)象的應(yīng)用程序意味著什么，但最重要的是，當(dāng)你向獸人發(fā)起決斗的時(shí)候，你知道是哪一個(gè)。 


標(biāo)題名稱：使用Python學(xué)習(xí)面對(duì)對(duì)象的編程
網(wǎng)站URL：http://m.5511xx.com/article/dhcggpe.html