7.1.2 面向对象观点

什么是面向对象？要回答这个问题，首先要理解面向对象思想中最基本的观点：数据和对数据的操作不可分离。

其实这个观点对我们来说并不完全陌生。通过第 2 章介绍的数据类型的概念，我们已经 意识到：特定的数据值与能对该数据执行的操作是密切关联的。对于数值型数据，合法的操 作不外乎加减乘除之类；对于字符串数据，合法的操作不外乎查找串中字符或子串、改变字 母大小写之类。脱离数据的类型来考虑操作是没有意义的，例如在 Python 中单独的一个操作 符“+”的意义是不确定的，因为数值、字符串和列表类型的数据都能施加意义不同的“+” 操作。即使是对同为数值型的整数和浮点数数据，除法操作“/”也有不同的含义。

除了语言本身提供的基本数据类型，对于复杂数据类型同样可以说明数据与操作的密切 关联。例如，圆形是一种复杂的数据类型，对圆形可以施加求面积、移动位置等操作；而对 于一个由姓名、年龄、考试成绩等多个简单数据项组合而成的学生数据，可以施加查询姓名、 计算平均绩点等操作，绝不会提出计算学生面积的要求。

总之，数据与对数据的操作确实是紧密相关、不可分离的。既然如此，那我们干脆将数 据和操作两者结合在一起，抽象出一种实体：该实体拥有一些数据，同时也知道如何对这些 数据进行操作。这种数据和操作结合在一起所形成的实体称为对象（object）。图 7.2 展示了这种思考方式，与图 7.1 相比，现在心、箭合为一体，就好比青年男女不是等待丘比特的撮 合，而是自备弓箭，随心而动。

图 7.2 对象是数据和操作的结合体 可以将对象视为广义的“数据”，因为对象里确实存储着数据。但与传统数据不同的是，对象自己掌控对自己存储的数据的处理方法，而不是由外部来决定如何处理。外部如果想对 某个对象存储的数据进行操作，只能向对象发送一个表示操作请求的消息（message），然后由对象来响应这个请求，执行被特定的操作，并将结果告知请求者。显然，对象并不是对什 么消息都能做出响应，对象能够响应的消息由该对象能够执行的操作决定。对象将它能响应 的消息对外公布，就像一个服务机构对外公布服务项目，这些消息（可执行的操作）构成了 对象与外部进行交互的界面（interface，也称接口），外部只能通过这个界面与对象打交道。 基于对象概念来分析问题和设计解法，这就是 面向对象编程 （ object-orientation programming，简称 OOP）。通过 OOP 所得到的程序是一个由很多对象组成的系统，可以向 对象发送消息来实现对数据的处理，全体对象通过相互协作来完成程序的数据处理功能。而 传统的面向过程编程，得到的程序是一组对数据进行操作的过程，通过按顺序执行这些过程来实现程序功能。 面向对象是强大的分析问题、解决问题的思维工具，因为“对象”这个概念可以用来抽象、描述现实世界的几乎一切事物，例如人、电视机、汽车等等。可以说，世界是由各种对 象组成的，每个对象都具有一些数据特性和一些操作行为，了解了对象的数据特性和操作行 为就认识了对象。作为例子，我们来看“人”为什么可视为“对象”：第一，每个人都具有自 己的数据，如姓名、出生日期、身高、体重等；第二，每个人对他的数据都有自己的操作方 法，例如通过计算当前日期与出生日期的差值来得到年龄、通过公式“标准体重 =（身高－ 100）× 0.9）”来判断自己是否超重等。而且每个人都能响应外部发来的消息（如询问年龄 的消息），也就是执行相应的数据操作。再看一个例子，“电视机”也可视为“对象”：第一， 每台电视机都具有自己的数据，如型号、尺寸、频道数目等；第二，每台电视机都有自己的 数据操作，例如开机、关机、调频道、调音量等。而且电视机能够响应外部发来的消息并执 行相应的操作，如按下遥控器上的某个按键就能让电视机执行执行调频道的操作。图 7.3 中 给出了两个“人”对象和一个“电视机”对象的示意图。

图 7.3 两个“人”对象和一个“电视机”对象

除了“人”、“电视机”这种有形的、具体的对象，我们也可以将无形的、抽象的事物看作是对象。例如可以将“室内环境”视为对象：该对象的数据包括温度、湿度、容积等，该 对象能够响应的操作包括提高温度（具体也许是通过空调设备）、增加湿度（具体也许是通过 人工洒水）、换算容积单位等。

综上所述，我们将数据和对数据的操作融为一体，形成具有静态信息和动态行为的对象。 以面向对象的观点去描述现实世界，就是要将现实世界刻画成由各种对象组成，并且各对象之间进行交互、协作的系统。