Классы и объекты: основы ООП для начинающих

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это популярный стиль написания кода, который позволяет структурировать программу как набор взаимодействующих объектов. Два ключевых понятия в ООП — это класс и объект. Часто их путают, но между ними есть фундаментальная разница.

Что такое класс?

Представьте себе чертеж для строительства дома. На этом чертеже указано:

• Сколько в доме будет комнат
• Где будут расположены окна и двери
• Из каких материалов он будет построен

Класс — это и есть такой "чертеж" или "шаблон" для создания объектов. Он описывает:

• Атрибуты (данные, поля): Это характеристики, которые будут у будущего объекта (например, для класса Car атрибутами могут быть color, model, max_speed).
• Методы (функции): Это действия, которые объект сможет выполнять (например, для класса Car методами могут быть start_engine(), drive(), brake()).

Сам по себе класс не занимает места в памяти компьютера. Это просто описание.

Пример класса на Python:

class Car:
    # Конструктор — специальный метод для инициализации нового объекта
    def __init__(self, color, model):
        # Определяем атрибуты (данные класса)
        self.color = color
        self.model = model
        self.is_engine_on = False

    # Определяем методы (поведение класса)
    def start_engine(self):
        self.is_engine_on = True
        print("Двигатель запущен!")

    def drive(self):
        if self.is_engine_on:
            print(f"{self.model} поехал!")
        else:
            print("Сначала заведи двигатель!")

Пример класса на С#:

namespace Lecture1;

public class Car
{
    // Конструктор — специальный метод для инициализации нового объекта
    Car(string color, string model)
    {
        Color = color;
        Model = model;
        IsEngineOn = false;
    }
    
    public string Color { get; set; }
    public string Model { get; set; }
    public bool IsEngineOn { get; set; }

    // Определяем методы (поведение класса)
    public void StartEngine()
    {
        IsEngineOn = true;
        Console.WriteLine("Двигатель запущен!");
    }

    public void Drive()
    {
        if (IsEngineOn)
        {
            Console.WriteLine($"{Model} поехал!");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine($"Сначала заведи двигатель!");
        }
    }
}

Что такое объект (или экземпляр)?

Вернемся к нашему чертежу машины. Если класс — это чертеж, то объект (или экземпляр) — это конкретная машина, построенная по этому чертежу.

Вы можете построить несколько разных машин по одному и тому же чертежу: одна — гоночная и красная, другая — грузовая и синяя. Аналогично, из одного класса можно создать множество объектов.

Объект — это конкретная сущность в памяти компьютера, созданная по описанию класса. Она имеет конкретные значения атрибутов и может выполнять методы.

Создание объектов (экземпляров) класса Car на Python:

# Создаем два объекта (экземпляра) класса Car
my_car = Car("красный", "Tesla Model S")
your_car = Car("синий", "Toyota Camry")

# Каждый объект имеет свои собственные атрибуты
print(my_car.color)   # Выведет: красный
print(your_car.model) # Выведет: Toyota Camry

# И может выполнять методы
my_car.start_engine() # Выведет: Двигатель запущен!
your_car.drive()      # Выведет: Сначала заведи двигатель!

Создание объектов (экземпляров) класса Car на C#:

namespace Lecture1;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // Создаем два объекта (экземпляра) класса Car
        var myCar = new Car("красный", "Tesla Model S");
        var yourCar = new Car("синий", "Toyota Camry");
        
        // Каждый объект имеет свои собственные атрибуты
        Console.WriteLine(myCar.Color); // Выведет: красный
        Console.WriteLine(yourCar.Model); // Выведет: Toyota Camry
        
        // И может выполнять методы
        myCar.StartEngine(); // Выведет: Двигатель запущен!
        yourCar.Drive(); // Выведет: Сначала заведи двигатель!
    }
}

Основное отличие класса от объекта

Простая аналогия: Класс CookieCutter — это формочка для печенья. Объекты cookie1, cookie2 — это сами печенья, сделанные с помощью этой формочки.

Жизненный цикл объекта

Жизнь объекта в программе можно разделить на три основных этапа:

1. Создание

• Объект создается на основе класса с помощью специального метода-конструктора (в Python это __init__).
• В этот момент выделяется память под объект, и его атрибутам присваиваются значения (initial values).
• Пример:
  • Python: my_car = Car("красный", "Tesla")
  • C#: myCar = new Car("красный", "Tesla")

2. Использование

• Программа взаимодействует с объектом: читает его атрибуты и вызывает его методы.
• Значения атрибутов объекта могут меняться в процессе работы.
• Пример:
  • Python: my_car.start_engine(), my_car.color = "зеленый"
  • C#: myCar.StartEngine(), myCar.Color

3. Уничтожение

• Когда объект больше не нужен, он удаляется из памяти. В одних языках (like C++) это происходит вручную, в других (like Python, Java) за этим следит Сборщик мусора (Garbage Collector).
• Сборщик мусора автоматически находит и удаляет объекты, на которые больше нет ссылок (то есть ни одна переменная на них не указывает).
• В Python есть метод-деструктор __del__, который вызывается перед удалением объекта, но его использование редко необходимо.