python为什么需要函数、类这些概念

前言

许多小伙伴已经可以使用 python 解决小问题。定义几个变量，洋洋洒洒写几段 if 和 for 都不喘气。

但是，面对一个稍微复杂的问题，总感觉哪里不对劲，好像代码怎么样都写不出来规整的样子。

是不是没有"面向对象"？

是不是要定义一些类，搞一些模块？

今天，我们就来探讨一下，为什么需要定义类。

它到底解决了什么问题，与函数有什么不一样。

函数就是编写行动计划

我们用一个文件数据拆分小需求作为例子。

需求很简单，把一个数据表，按指定字段把数据拆分到不同的表，过程中需要去掉一些无用的列和行。

如下代码：

写出这段代码的你很开心，运行后也能出来正确结果。

后来，又需要完成一样的需求，但是文件不一样，字段也不一样。

你发现这份代码的小问题。于是，你把经常需要变化的变量，写到最上方，以便每次可以更容易找到并修改它们。

这时候的你不知不觉学会了定义函数。稍微改造一下：

函数就像在写明天的工作计划，编写的时候是不执行。

此时的参数叫做形参，因为这时候它们没有具体的值 。当执行函数的时候，需要指定一个确定值给这些参数，所以这时候参数叫实参。

这些知识很简单，但是此时你必须要注意到，我们的代码组织上，有了巨大的变化—— 数据以及处理这些数据的相关逻辑，被封装到一个范围内。

接下来，需求要升级一下

类，另一种组织方式

因为执行过程中去掉了一些行，有时候你希望能够把这些记录单独输出文件，方便查看。

那不就又要多一个参数，用来指定输出文件名字或路径吗？

你开始意识到这个函数的参数有点多。 因为它负责的事情太多了！

于是，你按流程顺序，拆分成不同的小函数。

现在执行的代码成这样子：

• 每个函数的输入，来自于上一个函数的输出

如何进行划分，是面向过程和面向对象的重要区别。这里为了便于理解，简单按流程划分。

现在加入需求"把过程中删除掉的行单独输出"的函数：

这实现方式你很满意，因为它负责的事情只有一件，所以实现代码足够简单

但你却发现了问题，因为加入到执行代码的时候：

新函数的第一个参数的实际值(实参)，不知道在哪里。因为，它需要上一个函数"配合"，返回去掉的数据。

于是，第二个函数要修改它的返回值才能满足：

重点：

这种使用函数，面向流程的组织方式就有这种缺点。因为 每个小函数之间通过返回值强关联，同时需求变化很容易导致返回值变化，甚至是执行顺序的变化。

怎么解决？

为了让大家更容易理解，我一步步来推演。

首先，想办法干掉每个小函数之间的数据依赖。既然每个小函数都可能返回不同的东西，我们直接用一个容器去存放它们。

• 在执行流程开始之前，定义一个空字典
• 每执行一个小函数，必须传入这个字典
• 小函数不需要返回结果数据，有需要保留数据，就直接写入到这个字典中

此时，每个小函数的第一个参数都是字典：

现在函数之间数据的依赖关系，由原来的

变成

现在我们已经很接近定义类！

但是，现在数据字典是一个外部的变量，如果需要同时处理多个操作，数据很容易乱套。

而且，每个小函数的第一个参数都是这个数据字典，不太好看。

下面我用一种 python 中很不常见的写法解决：

为了方便查看，省略了2个函数。

重点：

• 行3：定义一个函数 new
• 行4：数据字典
• 行6-11：原来的小函数搬到这里而已。但是要注意，它们第一个参数不需要设置 data_dict
• 行7：利用闭包，这些小函数可以直接访问行4定义的字典
• 行13-16：以字典方式，把这些函数返回出去

执行的代码现在成这样子：

可以在 new 函数中设定参数，用于保存过程中需要的数据

当然，这种方式有一些缺点，比如执行的时候无法得到智能提示，因为现在函数需要从字典中取出。但是它解决了之前说的流程数据依赖问题。

这种方式可以让你理解带数据状态的执行流程： 每次要执行，都需要调用函数 new 。这个函数做了什么？就是创建了一个数据字典和一系列操作这个数据字典的相关函数

如果你看到这里，那么恭喜你，你已经学会了 python 中定义类。

我们用定义类的代码如下：

• 行4：语法规则而已，相当于定义了函数 new 的名字
• 行5-6：这叫初始化函数，相当于函数 new 的执行过程。注意第一个参数 self，其实它就是相当于之前说的数据字典
• 行8：定义函数，注意它现在第一个参数是数据字典。只不过在执行的时候，python 会自动为我们传递数据字典
• 行9：self.data ，类似之前数据字典用法：data_dict['data'] =xxx
• 行14：同样道理，self.data 可以访问数据字典 data 的对应值

python 还会把我们定义的函数，加入到数据字典中。也就是说，每个小函数都可以通过 self.函数名() ，调用彼此

执行时候的代码：

• 第一句，我们称为实例化对象。本质就是构造了一个全新的数据字典，通过这个字典，我们可以访问相关的逻辑处理函数

是不是与之前我们用数据字典很类似。因为它们的内在本质是一样。

类有继承等特性。不过我们同样可以通过构造数据字典的方式做到。