RE: [python] globální proměnné

Středa Leden 5 11:16:36 CET 2005

Myslím, že už jsem pochopil o co ti jde. Má to i svůj
termín. Cituji z oficiálního tutorialu Pythonu (2.4):

   9.7 Odds and Ends 

   Sometimes it is useful to have a data type similar to the
   Pascal ``record'' or C ``struct'', bundling together a
   couple of named data items. An empty class definition
   will do nicely:

    class Employee:
        pass

    john = Employee() # Create an empty employee record

    # Fill the fields of the record
    john.name = 'John Doe'
    john.dept = 'computer lab'
    john.salary = 1000

Česky se tomu říká záznam (v pascalovské terminologii)
nebo struktura (v jazyce C a C++). 

Python se od zmíněného Pascalu, C a jiných kompilovaných
jazyků liší tím, že do takového záznamu můžeme za běhu
přidávat položky nebo je naopak rušit. V kompilovaných
jazycích mají záznamy pevnou velikost (v paměti).

> 4/ Tenhle důvod jsem vykoukal v LiveWires: tato
> superglobalita (proménně instance třídy) slouží jako jakýsi
> Kontejner vlastností, které mají společný základ. Třebas:
> 
> hrac=G()
> hrax.souradniceX=0
> hrac.souradniceY=0
> hrac.tvar=...
> 
> ... Všechno pěkně seskupené pod přiléhavým názvem a k tomi
> bonus zdarma, že uvnitř všech funkcí, které nějak ovlivňují
> hrače nemusím psát "global"

Takže jinak, nepoužíváš nic "superglobálního", ale jednoduše
globální proměnnou typu záznam. Tady bych doporučil, abys ji
nepoužíval jako globální, ale abys ji předával (jako celek)
funkcím, které ji potřebují. Příklad:

    class Zaznam():
        pass

    def NovyHrac():
        return Zaznam()

    def Inicializace(hrac):
        hrac.x = 0
        hrac.y = 0
        hrac.tvar = '...'

   def PresunAbsolutne(hrac, x, y):
        hrac.souradniceX = x
        hrac.souradniceY = y

   ...

   # Použití... 

   if __name__ == '__main__':

       hracA = NovyHrac()
       Inicializace(hracA)
       PresunAbsolutne(hracA, 10, 20)

Výhodou je to, že ty stejné funkce můžu znovu použít pro
dalšího hráče (to platí samozřejmě obecně, i když používám 
záznamy určené pro jiný účel):       

       hracB = NovyHrac()
       Inicializace(hracB)
       PresunAbsolutne(hracB, 30, 50)

Úplná ukázka (doporučuji nahlédnout) 
http://www.skil.cz/python/ukazka/hra1.py       

Z ukázky je vidět, že při takovém přístupu se pořád na místě
prvního parametru vyskytuje odkaz na záznam hráče. Pokud
takto používám funkce, které jsou velmi těsně významově
vázány k datové části záznamu hráče, pak z nich mohu udělat
"algoritmické složky záznamu" hráče -- funkce přidružené k
záznamu. Narozdíl od datových složek není nutné jejich kód
udržovat opakovaně v každém záznamu, protože je pro všechny
záznamy se stejným významem (pro všechny hráče) stejný.

Odtud je již jen krůček k OOP. Všichni hráči se chovají
stejně. Liší se pouze vnitřním stavem (hodnotami v datové
části). Popis hráče se obecně zachytí do konstrukce, které
se říká třída. Instanci třídy se pak neříká záznam, ale
objekt. Tak jak se u záznamu přistupovalo k datovým složkám,
tak se přistupuje i ke složkám záznamu typu funkce -- říká
se jim metody. Tyto funkce automaticky dostávají první
skrytý parametr, který je odkazem na datovou část objektu.
Technicky je to totéž, jako jsme realizovali v předchozí
ukázce -- jen se to přehledněji zapisuje. A hlavně, o
objektech uvažujeme trochu personifikovaně -- každý se stará
o svůj vnitřek (data), ve svých metodách se na svou datovou
část dívá jako na "sebe samotného" (anglicky self) a
komunikuje s ostatními při řešení nějakého problému tím, že
volá zase jejich metody.

Výše uvedený příklad s hráči pak bude vypadat takto.
Inicializace je natolik typickou vlastností, že pro ni je
vyhražena speciální metoda, která se volá automaticky po
vzniku objektu:

    class Hrac:
        def __init__(self):
            self.x = 0
            self.y = 0
            self.tvar = '...'

        def PresunAbsolutne(self, x, y):
            self.x = x
            self.y = y

        ...

    # Použití...

    if __name__ == '__main__':

        hracA = Hrac()
        hracA.PresunAbsolutne(10, 20)

        hracB = Hrac()
        hracB.PresunAbsolutne(30, 50)

Výše odkazované řešení 
http://www.skil.cz/python/ukazka/hra1.py       
je vlastně objektové, ale k zápisu využívá
pouze prostředky procedurálního programování.
Python jednoduše nepodporuje definice datových
bloků typu záznam, proto se zde zneužívá 
konstrukce class.

Druhé řešení -- viz
http://www.skil.cz/python/ukazka/hra2.py --
využívá pro stejné řešení téhož problému
jazykové prostředky pro práci s třídami a objekty.

Myšlenka tříd a jejich instancí (objektů) tedy jen
formálněji zachycuje přístup, kdy chceme vyjádřit
sounáležitost datových složek formou vyššího celku --
záznamu. Navíc chceme vyjádřit, že k tomuto typu záznamu
jsou vázány i vybrané funkce (metody třídy).

Objektově orientovaný přístup k programování problému spočívá v
důsledném balení souvisejících dat do záznamů a ve vytváření
souvisejících funkcí, kterým systematicky předáváme
související záznam jako první parametr. Další údaje, které
nesouvisejí s vnitřním stavem záznamu, se dodávají jako
další parametry.

Objektově orientované jazyky tento přístup usnadňují tím, že
pro popis souvisejících datových a funčních částí poskytují
konstrukci pro popis třídy a příslušná syntaktická
pravidla (formy zápisu v programovacím jazyce). První
parametr funkce/metody (odkaz na záznam) se nezapisuje jako
první parametr funkce, ale před jméno funkce (odděleno
tečkou). Usnadní se tím "personifikované" vnímání objektů.
Kromě toho OO jazyky podporují další vylepšení, které
zlepšují udržovatelnost programu.

V Pythonu se při zápisu metod třídy se první parametr uvádí
a má význam reference na sebe sama. Doporučuje se, aby
jsme jej pojmenovali self, ale v souvislostí s prvním
příkladem by se klidně mohl jmenovat hrac:

        def PresunAbsolutne(self, x, y):

Při volání metody objektu se již se self nikde nepotkáme.
Zastupuje jej odkaz na objekt zapisovaný před jméno metody:

        hrac.PresunAbsolutne(xx, yy)

Můžu se na to dívat tak, že okolí zná objekt pod jménem
hrac, ale objekt (zevnitř) své unikátní jméno znát 
nepotřebuje. Ví, že je to "on sám" (self). Objekt má
jakoby jiné jméno zvenku a jiné zevnitř, ale je to pořád
ten stejný objekt. Můžeme zkusit vypsat:

        print id(hrac)  # v místě používání objektu
  nebo 
        print id(self)  # přidat do těla PresunAbsolutne()

Mělo by se objevit stejné číslo.

Například v jazyce C++ se tento odkaz při definici 
metod jako první parametr neuvádí, ale má vyhrazené 
jméno this (ukazatel na sebe sama, česky "tento").

Procedurální (strukturované) programování lze
charakterizovat tak, že mám na jedné straně data a na druhé
straně algoritmy, které s daty manipulují. Neexistuje
formální vazba mezi algoritmy a daty. Když si nedáme pozor,
můžeme funkci při volání předat parametr správného typu
(například číslo), ale s jiným významem (například
číslo domu místo roku narození).

Objektově orientované programování se na řešení problémů
dívá jako na spolupráci podsystémů, které řeší podproblémy.
Každý podproblém je reprezentován třídou, právě zpracovávaný
podproblém je reprezentován objektem této třídy. Každý
objekt se strará o svůj stav. Když potřebuje vědět něco o
svém okolí, zeptá se okolních objektů (musí si ve své datové
části udržovat odkaz na tyto objekty nebo musí využít nějaké
dohodnuté formy, kterou k nim získá přístup). Pokud se
objektu někdo z okolí zeptá (voláním jeho metody), odpoví mu
(návratová hodnota metody).

Používání globálních proměnných do schématu spolupracujících
částí nezapadá, protože na globální proměnnou se můžu dívat
jako kdyby patřila k datové části všech objektů. Změnou
globální proměnné tedy jakoby najednou měním stav všech
objektů a to i těch, o kterých nevím. To znamená, že u
některých objektů mohu nečekaně ovlivnit jejich další
chování. V tom spočívá ten problém. Proto bychom se
globálním proměnným měli vyhýbat.

Občas zmiňovaná menší efektivnost programů zapsaných 
objektově orientovaným přístupem je diskutabilní. 
Neefektivnosti vyplývají spíše z nepochopení toho, jak
by se to mělo dělat -- ze špatného návrhu aplikace.

To pro dnešek stačí ;)

Petr

-- 
Petr Prikryl (prikrylp at skil dot cz) 