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。

　　* 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\try-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