• Python笔记_第三篇_面向对象_1.面向对象的基本概念和作用域


    1. 软件编程的实质:

      软件编程就是将我们的思维转变成计算机能够识别语言的一个过程。重要的是思想,代码技术反而次要。因此思想也是最难的,突破固定的思想是关键

    2. 什么是面向过程:

      * 自上而下顺序执行,逐步求精。

      * 程序结构是按照功能划分成若干个基本模块,这也是一种树状结构。

      * 各个模块之间的关系尽可能简单,在功能上又相对独立。

      * 每一个模块内部结构是由顺序、选择、循环三种基本结构。

      * 模块化实现的方法是使用子程序。

      * 程序流程是在写程序时就已经决定了。

    3. 什么是面向对象

      * 把数据及其对数据的操作方法放在一起,成为一个整体(对象)。

      * 对同类对象抽象出共性,形成

      * 类中的大多数数据,只能用本类方法进行处理。

      * 类通过一个简单的外部链接与外界发生关系,对象和对象之间通过消息进行通信。

      * 流程程序由用户在使用中决定。

    4. 什么是对象?

      一切皆对象!

    5. 理解面向对象:  

      * 面向对象是相对于面向过程而言的。

      * 面向对象和面向过程都是一种思想。

      * 面向过程:

        强调的是功能行为。

        关注的是解决问题需要哪些步骤。

      * 面向对象:

        将功能封装进对象,强调了具备功能的对象。

        关注的是解决问题需要哪些对象。

      * 面向对象是基于面向过程的。

    6. 面向对象的特点

      * 一种符合人们思考习惯的思想。

      * 可以将复杂的事情简单化。

      * 将程序员从执行者转换为指挥者。

      * 完成需求时:

        先要根据所需功能的对象来用。

        如果该对象不存在,那么创建一个具有所有功能的对象。

    7. 类与对象的关系

      * 使用计算机语言就是不断的在描述现实生活中的事物。

      * Python中描述事物通过类的体现,类是具体事物概念给予的定义。

      * 对象即该类的事物,实实在在存在的个体。

    8. 类的定义

      * 生活中描述事物无非就是描述事物的名称/属性和行为/方法。

        如:人有身高、体重等属性,还有说话,打架等行为。

      * Python中使用类来描述事物也是如此。

        属性:对应类中的成员变量。

        方法:对于类中的成员行为。

      * 定义类其实就是定义类中的成员(成员变量和成员方法)

      * 拥有相同(或者类似)属性和方法的对都可以。

    9. 类的设计

      只关心三样东西:

        事物名称(类名):人(Person)

        属性:身高(height)、年龄(age)

        行为(功能):跑(run)、打架(fight)

    10. 作用域

      作用域:变量可以使用的范围。程序变量并不是所有位置都能使用,访问权限决定了变量在哪里赋值。

      作用域分:局部作用域、嵌套作用域、全局作用域、内建作用域,分别对应的字母是LEGB。

      前面在讲函数的时候也是具有一种作用域的概念,因此在这里和类一起讲。

      10.1 变量的作用域LEGB:

      在Python程序中创建、改变、查找变量名时,都是在一个保存变量名的空间中进行,我们称之为命名空间,也被称之为作用域。python的作用域是静态的,在源代码中变量名被赋值的位置决定了该变量能被访问的范围。即Python变量的作用域由变量所在源代码中的位置决定。

      

      10.2 高级语言对数据类型的使用过程。

      一般的高级语言在使用变量时,都会有下面4个过程。当然在不同的语言中也会有着区别。

    1. 声明变量:让编辑器知道有这一个变量的存在
    2. 定义变量:为不同数据类型的变量分配内存空间
    3. 初始化:赋值,填充分配好的内存空间
    4. 引用:通过引用对象(变量名)来调用内存对象(内存数据)

      10.3 作用域的产生。

      就作用域而言,Python与C有着很大的区别,在Python中并不是所有的语句块中都会产生作用域。只有当变量在Module(模块)、Class(类)、def(函数)中定义的时候,才会有作用域的概念。看下面的代码:

    def func():
        variable = 100
        print variable
    print variable
    
    #代码的输出为:
    NameError: name 'variable' is not defined

      在作用域中定义的变量,一般只在作用域中有效。 需要注意的是:在if-elif-else、for-else、while、try-except ry-finally等关键字的语句块中并不会产成作用域。看下面的代码:

    if True:
        variable = 100
        print (variable)
    print ("******")
    print (variable)
    # 100 ****** 100

      所以,可以看到,虽然是在if语句中定义的variable变量,但是在if语句外部仍然能够使用。

      

      10.4 作用域的类型:

      在Python中,使用一个变量时并不严格要求需要预先声明它,但是在真正使用它之前,它必须被绑定到某个内存对象(被定义、赋值);这种变量名的绑定将在当前作用域中引入新的变量,同时屏蔽外层作用域中的同名变量。

    L(local)局部作用域

    局部变量:包含在def关键字定义的语句块中,即在函数中定义的变量。每当函数被调用时都会创建一个新的局部作用域。Python中也有递归,即自己调用自己,每次调用都会创建一个新的局部命名空间。在函数内部的变量声明,除非特别的声明为全局变量,否则均默认为局部变量。有些情况需要在函数内部定义全局变量,这时可以使用global关键字来声明变量的作用域为全局。局部变量域就像一个 栈,仅仅是暂时的存在,依赖创建该局部作用域的函数是否处于活动的状态。所以,一般建议尽量少定义全局变量,因为全局变量在模块文件运行的过程中会一直存在,占用内存空间。
    注意:如果需要在函数内部对全局变量赋值,需要在函数内部通过global语句声明该变量为全局变量。

    E(enclosing)嵌套作用域

    E也包含在def关键字中,E和L是相对的,E相对于更上层的函数而言也是L。与L的区别在于,对一个函数而言,L是定义在此函数内部的局部作用域,而E是定义在此函数的上一层父级函数的局部作用域。主要是为了实现Python的闭包,而增加的实现。

    G(global)全局作用域

    即在模块层次中定义的变量,每一个模块都是一个全局作用域。也就是说,在模块文件顶层声明的变量具有全局作用域,从外部开来,模块的全局变量就是一个模块对象的属性。
    注意:全局作用域的作用范围仅限于单个模块文件内

    B(built-in)内置作用域

    系统内固定模块里定义的变量,如预定义在builtin 模块内的变量。

      10.5 变量名解析LEGB法则:

      搜索变量名的优先级:局部作用域 > 嵌套作用域 > 全局作用域 > 内置作用域
    LEGB法则: 当在函数中使用未确定的变量名时,Python会按照优先级依次搜索4个作用域,以此来确定该变量名的意义。首先搜索局部作用域(L),之后是上一层嵌套结构中def或lambda函数的嵌套作用域(E),之后是全局作用域(G),最后是内置作用域(B)。按这个查找原则,在第一处找到的地方停止。如果没有找到,则会出发NameError错误。

      举例1:

    def func():
        variable = 300
        print variable
    
    variable = 100
    func() #300
    print variable  #100

      举例2:

    variable = 300
    def test_scopt():
      print variable #variable是test_scopt()的局部变量,但是在打印时并没有绑定内存对象。
      variable = 200 #因为这里,所以variable就变为了局部变量
    test_scopt()
    print variable

      举例3:全局变量 global

    a = 1
    b = [2, 3]
    
    def func():
        global a
        a = 2
        print "in func a:", a
        b[0] = 1
        print "in func b:", b
    
    if __name__ == '__main__':
        print "before func a:", a
        print "before func b:", b
        func()
        print "after func a:", a
        print "after func b:", b

      举例4:globals() 函数

      这个函数会以字典类型返回当前位置的全部局部变量。

    >>>a='runoob'
    >>> print(globals()) # globals 函数返回一个全局变量的字典,包括所有导入的变量。
    {'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'a': 'runoob', '__package__': None}

      上面的例子会报出错误,因为在执行程序时的预编译能够在test_scopt()中找到局部变量variable(对variable进行了赋值)。在局部作用域找到了变量名,所以不会升级到嵌套作用域去寻找。但是在使用print语句将变量variable打印时,局部变量variable并有没绑定到一个内存对象(没有定义和初始化,即没有赋值)。本质上还是Python调用变量时遵循的LEGB法则和Python解析器的编译原理,决定了这个错误的发生。所以,在调用一个变量之前,需要为该变量赋值(绑定一个内存对象)。
    注意:为什么在这个例子中触发的错误是UnboundLocalError而不是NameError:name ‘variable’ is not defined。因为变量variable不在全局作用域。Python中的模块代码在执行之前,并不会经过预编译,但是模块内的函数体代码在运行前会经过预编译,因此不管变量名的绑定发生在作用域的那个位置,都能被编译器知道。Python虽然是一个静态作用域语言,但变量名查找是动态发生的,直到在程序运行时,才会发现作用域方面的问题

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