Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное программирование (сокращенно ООП) — это парадигма разработки программных систем, в которой приложения состоят из объектов.

Объекты — это сущности, у которых есть свойства и поведение. Обычно объекты являются экземплярами какого-нибудь класса. Например, в игре может быть класс Car (машина), а его экземплярами будут Toyota Corolla или Ford Focus.

Свойства — это данные, которые связаны с конкретным объектом:

  • Объем двигателя
  • Габаритные размеры
  • Потребление топлива на 100км
  • Объем багажника
  • Цвет кузова
  • Максимальная скорость

Поведение объекта определяется с помощью методов — специальных блоков кода, которые можно вызывать из разных частей программы. Например, у того же объекта Car могут быть следующие методы:

  • Завести двигатель
  • Заглушить двигатель
  • Ехать
  • Сигналить
  • Включить фары

Используя эти свойства и методы, можно значительно ускорить разработку, сделать код более читаемым. К тому же самому программисту проще составлять код, если он думает с помощью объектов.

То есть он не пишет какую-то функцию, которая будет делать что-то для программы в целом. Вместо этого он мысленно разделяет приложение на отдельные компоненты и продумывает их свойства и поведение.

Классы и объекты

Класс — это шаблон, описание какой либо сущности, а объект — это экземпляр конкретной сущности, созданный по шаблону. Самое простое объяснение: класс — это чертеж трансформера, а экземпляры этого класса — конкретные трансформеры, например, Оптимус Прайм или Олег. И хотя они и собраны по одному чертежу, умеют одинаково ходить, трансформироваться и стрелять, они оба обладают собственным уникальным состоянием. Состояние — это ряд меняющихся свойств. Поэтому у двух разных объектов одного класса мы можем наблюдать разное имя, возраст, местоположение, уровень заряда, количество боеприпасов и т. д. Само наличие этих свойств и их типы описываются в классе.

Таким образом, класс — это описание того, какими свойствами и поведением будет обладать объект. А объект — это экземпляр с собственным состоянием этих свойств.

Попробуем разобраться на примере 

class Car:
    def __init__(self, color, fuel, consumption):
        self.color = color
        self.fuel = fuel
        self.consumption = consumption
        self.odo = 0
 
    def go(self, way):
        self.odo += way
        self.fuel -=  self.consumption/100 * way
 
    def get_odo(self):
        return self.odo
 
    def get_fuel(self):
        return self.fuel

Мы объявили класс Car, описали его свойства и методы. Свойства класса Car

  • color — цвет
  • fuel — количество топлива в баке
  • consumption — потребление топлива на 100км
  • odo — одометр (счетчик пробега в километрах)

Методы класса Car

  • go(self, way) — ехать. Принимает в качестве параметра количество километров
  • get_odo(self) — получить текущий пробег
  • get_fuel(self) — получить текущее количество топлива в баке

Сразу возникает вопрос, а что за метод init. Это конструктор — функция, вызываемая при создании объекта. Когда создается объект, то код этой функции исполняется. Наш конструктор автомобиля принимает сразу несколько параметров — цвет, количество топлива в баке и потребление топлива на 100км. При создании объекта автомобиля мы эти параметры указываем и конструктор создает объект с заданными параметрами.

Также непонятно что такое self в параметрах всех функций и при обращении к свойствам. self — это ссылка объекта на самого себя, на текущий экземпляр класса. Ведь класс это всего лишь шаблон. И объектов, которые могут быть созданы по нему — много. Используя класс Car можно создать много экземпляров автомобилей со своими наборами свойств.

Как видно мы описали абстрактно автомобиль. У любого автомобиля есть цвет, есть одометр, определенное потребление топлива и сколько-то топлива в баке. Теперь создадим два конкретных автомобиля — мой автомобиль и автомобиль брата: 

MyCar = Car('Black', 50, 10)
BrotherCar = Car('White', 60, 15)

Мы создали два объекта автомобиля MyCar и BrotherCar. Это разные автомобили, разного цвета, в них разное количество топлива и даже потребляют они по-разному. Посмотрим сколько сейчас топлива в моем автомобиле и сколько он проехал 

print(MyCar.get_odo())
print(MyCar.get_fuel())

Результат: 

0
50

Мой автомобиль еще ничего не проехал и топлива не потратил нисколько. Теперь проедем 20 километров и еще 10. 

MyCar.go(20)
MyCar.go(10)

И повторим запросы пробега и уровня топлива 

print(MyCar.get_odo())
print(MyCar.get_fuel())

Результат: 

30
47.0

Действительно MyCar проехала 30 километров и за это время израсходовала 3 литра топлива. Теперь дадим проехаться машине BrotherCar 

BrotherCar.go(15)
print(BrotherCar.get_odo())
print(BrotherCar.get_fuel())

Результат: 

15
57.75

Мы рассмотрели основы объектно- ориентированного программирования. Поняли что такое класс и объект. Узнали как создать объект и как вызывать его методы. Но на самом деле объектно- ориентированное программирование на этом только начинается.

Подробнее об ООП