Lekce 2 - První objektová aplikace v Pythonu - Hello object world

Minulá lekce, Úvod do objektově orientovaného programování v Pythonu, nás uvedla do objektově orientovaného programování.

V dnešním tutoriálu se budeme věnovat tomu, jak OOP funguje a vytvoříme si svou první objektovou aplikaci v Pythonu.

Jak OOP funguje

Snažíme se nasimulovat realitu tak, jak ji jsme zvyklí vnímat. Můžeme tedy říci, že se odpoutáváme od toho, jak program vidí počítač (stroj) a píšeme program spíše z pohledu programátora (člověka). Jako jsme tehdy nahradili assembler lidsky čitelnými matematickými zápisy, nyní jdeme ještě dál a nahradíme i ty. Jde tedy o určitou úroveň abstrakce nad programem. To má značné výhody už jen v tom, že je to pro nás přirozenější a přehlednější.

Základní jednotkou je objekt, který odpovídá nějakému objektu z reálného světa (např. objekt člověk nebo databáze).

Objekt má své atributy a metody.

Atributy

Atributy objektu jsou vlastnosti neboli data, která uchovává (např. u člověka jméno a věk, u databáze heslo). Jedná se o prosté proměnné, se kterými jsme již stokrát pracovali. Někdy o nich hovoříme jako o vnitřním stavu objektu.

Metody

Metody jsou schopnostmi, které umí objekt vykonávat. U člověka by to mohly být metody: jdi_do_prace(), pozdrav() nebo mrkni(). U databáze pridej_zaznam() nebo vyhledej(). Metody mohou mít parametry a mohou také vracet nějakou hodnotu. Velmi dobře je známe, používali jsme např. metodu upper() na objektu str. Řetězec je vlastně objekt, který reprezentuje v realitě nějaký text. Vidíte, že si můžeme jednoduše představit, že jednáme s řetězcem textu, něco mu přikazovat nebo na něm něco nastavovat. Obsahuje metody, které řetězec umí vykonávat (kopírování, mazání, splitování,...). Seznam má například metodu count(), která vrací počet prvků v seznamu.

V této lekci si vysvětlíme jen úplné základy, tedy jak objekty vytvářet. Dalším tématům OOP budou věnovány další lekce, aby toho nebylo najednou moc 🙂

Třída

S pojmem třída jsme se již také setkali, chápali jsme ji jako soubor příkazů. Třída však umožňuje mnohem více. Třída je vzor, podle kterého se objekty vytváří. Definuje jejich vlastnosti a schopnosti.

Objekt, který se vytvoří podle třídy, se nazývá instance. Instance mají stejné rozhraní jako třída, podle které se vytváří, ale navzájem se liší svými daty (atributy). Mějme například třídu Clovek a od ní si vytvořme instance karel a josef. Obě instance mají jistě ty samé metody a atributy, jako třída (např. jmeno a vek) a metody (jdi_do_Prace() a pozdrav()). Ale hodnoty v nich se liší (první instance má v atributu jmeno hodnotu Karel a v atributu vek hodnotu 22, druhá Josef a 45).

Komunikace mezi objekty probíhá pomocí volání metod, díky čemuž je syntaxe přehledná. Volání obvykle vypadá takto: prijemce.nazev_metody(parametry). Např. karel.pozdrav(sousedka) by mohl způsobit, že instance karel pozdraví instanci sousedka.

První objektová aplikace

Již víme, že objekty mají atributy a metody. Také víme, že k vytvoření objektu vytvoříme nejprve třídu. Ta je vzorem, podle kterého následně tvoříme její instance.

Na začátku kurzu se základními strukturami jazyka Python jsme si vytvořili program Hello world. Udělejme si nyní podobný program jako úvod do objektově orientovaného programování. Naprogramujme si aplikaci Hello object world!

Vytvoření třídy

Založme si nový Python projekt tak, jak jsme to dělali doposud.

Dále vytvoříme soubor zdravic.py. Třídy se vytvářejí klíčovým slovem class. Třídu pojmenujeme Zdravic. Ve třídě bude blok kódu, takže za jméno třídy píšeme dvojtečku. První řádka tedy vypadá takto:

class Zdravic:

Název souboru (modulu) píšeme notací snake_case a třídy naopak notací PascalCase. Na rozdíl od proměnných má tedy každé slovo v názvu třídy velké první písmeno. Název je samozřejmě také bez diakritiky, kterou v programu používáme maximálně uvnitř textových řetězců, nikoli v identifikátorech. Podle této třídy později vytvoříme objekt zdravic, který nás bude umět pozdravit. Vidíme, že se na program již díváme úplně jinak, za každou akci je zodpovědný nějaký objekt. V našem případě se to může zdát zbytečné, nicméně u složitějších aplikací si to budete pochvalovat

Metody

Nyní si do třídy Zdravic přidáme metodu pozdrav() a nebude mít žádnou návratovou hodnotu ani atributy.

Deklarace metody v Pythonu je tedy následující:

def [název_metody]([parametry]) -> [návratový_typ]:

Deklarace metody v Pythonu je podobná deklaraci funkce. Za klíčovým slovem def následuje samotný název metody. Metody píšeme stejně jako proměnné a funkce malými písmeny. V případě víceslovného názvu použijeme notaci snake_case. Závorka s parametry je povinná. První povinný poziční argument je self. Do něj se vloží "odkaz" na objekt, do kterého metoda náleží. Tento argument tam vloží sám objekt. Návratový typ není povinné uvádět. Do těla metody zapíšeme kód pro výpis na konzoli.

Naše třída bude nyní vypadat takto:

class Zdravic:
    def pozdrav(self):
        print("Hello object world!")

Nyní si vytvoříme instanci třídy Zdravic. Bude to tedy ten objekt zdravic, se kterým budeme pracovat. Objekty se ukládají do proměnných, název třídy slouží jako datový typ. Instance má zpravidla název třídy, jen má první písmeno malé. Deklarujme si tedy proměnnou a následně v ní založme novou instanci třídy Zdravic:

zdravic = Zdravic()

Při vytvoření nové instance se zavolá tzv. konstruktor. To je speciální metoda na třídě, proto při vytvoření instance píšeme ty prázdné závorky, jelikož voláme tuto "vytvářecí" metodu. Konstruktor zpravidla obsahuje nějakou inicializaci vnitřního stavu instance (např. dosadí výchozí hodnoty do proměnných). My jsme v kódu žádný konstruktor nedeklarovali a Python si proto vytvořil tzv. implicitní prázdný konstruktor. Vytvoření instance objektu je tedy podobné volání metody.

Jelikož v proměnné nyní máme opravdu instanci třídy Zdravic, můžeme instanci nechat pozdravit. Zavoláme na ni metodu pozdrav() a to jako zdravic.pozdrav(). Náš kód bude tedy nyní vypadat následovně:

class Zdravic:
    def pozdrav(self):
        print("Hello object world!")

zdravic = Zdravic()
zdravic.pozdrav()

Program spustíme a v konzoli se nám zobrazí:

Konzolová aplikace
Hello object world!

Máme tedy svou první objektovou aplikaci!

V příští lekci, Atributy a metody v Pythonu, si vysvětlíme jak přidávat objektům atributy a metodám parametry. Dokončíme svou první objektovou aplikaci.

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.