ملخص مقدمة البرمجة الكائنية في Python

تعلمت حتى الآن تنظيم البرنامج باستخدام Variables وFunctions وCollections وModules. توجد طريقة أخرى تساعدنا عندما نريد تمثيل شيء له بيانات مرتبطة به وسلوك يعمل على تلك البيانات. هنا تأتي مقدمة Object-Oriented Programming أو OOP.

في هذا الفصل سنركز على الأساسيات فقط: Class وObject وInstance و__init__ وself وInstance Attributes وMethods. لن ندخل في موضوعات OOP المتقدمة.

لماذا نحتاج طريقة منظمة لتمثيل البيانات والسلوك؟

لنفترض أن برنامجًا يتعامل مع طلاب. كل طالب قد يمتلك اسمًا ودرجة، وقد نحتاج أيضًا إلى عمليات مرتبطة به مثل إضافة نقاط أو عرض معلوماته.

يمكننا استخدام Variables وFunctions منفصلة، لكن مع زيادة البيانات قد يكون من المفيد جمع البيانات المرتبطة بالشيء والسلوك الذي يعمل عليها داخل تنظيم واحد واضح.

البرمجة الكائنية تقدم طريقة لتحقيق ذلك باستخدام Objects.

ما هي Object-Oriented Programming؟

Object-Oriented Programming أسلوب لتنظيم البرنامج باستخدام Objects تجمع بيانات مرتبطة بها وسلوكًا يعمل على تلك البيانات.

هذا لا يعني أن OOP هي الطريقة الوحيدة أو الأفضل دائمًا لكتابة برامج Python. هي أسلوب مفيد نتعلم أساسياته حتى نفهم Classes وObjects التي سنقابلها في كثير من الأكواد والمكتبات والمشاريع.

ما هي Class؟

يمكن اعتبار Class تعريفًا أو قالبًا يحدد البيانات والسلوك الذي يمكن أن تمتلكه Objects من هذا النوع.

أبسط مثال:

class Student:
    pass

هنا Student هو اسم Class.

الكلمة class تستخدم لتعريف Class جديدة.

ما هو Object أو Instance؟

بعد تعريف Class يمكن إنشاء Object منها.

class Student:
    pass

student1 = Student()

في هذا المثال:

• Student هي Class.
• student1 تحمل Object أُنشئت من Student.

في المستوى الحالي يمكن استخدام مصطلحي Object وInstance للدلالة على الكائن الذي أُنشئ من Class.

Class مقابل Object

المفهوم	المعنى المبسط	مثال
Class	التعريف أو القالب.	Student
Object / Instance	كائن فعلي أُنشئ من Class.	student1

إنشاء أول Class تحتوي بيانات

يمكن استخدام Method خاصة باسم __init__ لتهيئة بيانات Instance.

class Student:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

ثم ننشئ Object:

student1 = Student("Ali")

أصبحت student1 تحمل Instance لديها Attribute باسم name وقيمتها "Ali".

ما وظيفة __init__؟

__init__ هي Method خاصة تستدعى تلقائيًا ضمن عملية إنشاء Instance، وتستخدم عادة لتهيئة بياناتها الأولية.

في المثال:

class Student:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

عند كتابة:

student1 = Student("Ali")

تستخدم القيمة "Ali" لتهيئة Attribute داخل Instance.

نقول إن __init__ تهيئ بيانات Instance، ولا نصفها بأنها التي تنشئ Object تقنيًا. لن ندخل في تفاصيل إنشاء Objects الداخلية في هذا الفصل.

ما معنى self؟

self تشير بصورة مبسطة إلى Instance الحالية التي تعمل عليها Method.

class Student:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

في self.name نحفظ Attribute داخل Object الحالية.

self ليست Python keyword محجوزة. هي الاسم المتعارف عليه للParameter الذي يمثل Instance الحالية، ونستخدم هذا الاسم وفق الأسلوب القياسي في Python.

Parameter مقابل Attribute

هذه من أهم النقاط للمبتدئ.

def __init__(self, name):
    self.name = name

في السطر:

self.name = name

• name على اليمين Parameter استقبل القيمة المرسلة عند إنشاء Instance.
• self.name على اليسار Instance Attribute نحفظ فيها القيمة داخل Object الحالية.

إذا أنشأنا:

student1 = Student("Ali")

فالقيمة "Ali" تصل إلى Parameter باسم name، ثم تحفظ في student1.name.

Instance Attributes

سنركز في هذا الفصل على Instance Attributes فقط.

class Student:
    def __init__(self, name, grade):
        self.name = name
        self.grade = grade

ثم:

student1 = Student("Ali", 90)

print(student1.name)
print(student1.grade)

الناتج:

Ali
90

القيمتان name وgrade محفوظتان هنا داخل student1.

الوصول إلى Attribute

نستخدم النمط:

object.attribute

مثل:

print(student1.name)
print(student1.grade)

لا نحتاج في هذه المقدمة إلى أدوات متقدمة للوصول إلى Attributes.

تغيير Attribute

يمكن في المثال البسيط تغيير قيمة Instance Attribute مباشرة:

student1.grade = 95

print(student1.grade)

الناتج:

95

هذا التغيير يخص Attribute الموجودة داخل student1.

ما هي Method؟

Method هي Function معرفة داخل Class، وتعمل عادة على بيانات Object.

class Student:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        return f"مرحبًا، أنا {self.name}"

Method باسم greet() تستخدم self.name من Instance الحالية.

استدعاء Method

بعد إنشاء Object:

student1 = Student("Ali")

يمكن استدعاء Method هكذا:

print(student1.greet())

الناتج:

مرحبًا، أنا Ali

في الاستدعاء المعتاد لا نمرر self يدويًا. نكتب student1.greet().

Method تستخدم Attribute

يمكن لـMethod قراءة Attributes الخاصة بالObject:

class Student:
    def __init__(self, name, grade):
        self.name = name
        self.grade = grade

    def info(self):
        return f"{self.name}: {self.grade}"

عند استدعاء info() تستخدم Method القيم المخزنة داخل Instance الحالية.

Method تغير Attribute

يمكن لـMethod أيضًا تعديل بيانات Object.

class Counter:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def increase(self):
        self.value += 1

ثم:

counter = Counter(5)
counter.increase()

print(counter.value)

الناتج:

6

Method increase() عدلت self.value داخل Object الحالية.

Method تستقبل Parameter إضافيًا

يمكن أن تحتوي Method على Parameters إضافية بعد self.

class Student:
    def __init__(self, grade):
        self.grade = grade

    def add_points(self, points):
        self.grade += points

ثم:

student = Student(80)
student.add_points(5)

print(student.grade)

الناتج:

85

هنا:

• self تمثل Instance الحالية.
• points Parameter إضافي نستقبل من خلاله القيمة 5.

إنشاء أكثر من Object

يمكن إنشاء عدة Objects من Class نفسها:

class Student:
    def __init__(self, name, grade):
        self.name = name
        self.grade = grade

student1 = Student("Ali", 90)
student2 = Student("Sara", 95)

student1 وstudent2 Objects مختلفتان من Class نفسها.

استقلال بيانات Objects

في المثال السابق، لكل Object قيم Instance Attributes الخاصة بها.

student1.grade = 80

print(student1.grade)
print(student2.grade)

الناتج:

80
95

تغيير student1.grade لم يغير student2.grade.

هذا لأننا نتعامل هنا مع Instance Attributes مستقلة لكل Object.

مثال تطبيقي صغير

لننشئ Class بسيطة لتمثيل Product لها اسم وسعر، مع Method لتطبيق خصم وأخرى لعرض المعلومات.

class Product:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

    def apply_discount(self, amount):
        self.price -= amount

    def info(self):
        return f"{self.name}: {self.price}"

ثم:

product = Product("Book", 100)
product.apply_discount(20)

print(product.info())

الناتج:

Book: 80

في هذا المثال جمعت Class البيانات:

• name
• price

مع السلوك:

• apply_discount()
• info()

وهذه هي الفكرة الأساسية التي نريد فهمها في هذا الفصل: تنظيم بيانات مرتبطة وسلوك يعمل عليها.

أسماء Classes

تكتب أسماء Classes عادة بأسلوب PascalCase.

أمثلة:

• Student
• Product
• BankAccount

هذه ملاحظة تنظيمية قصيرة وليست محورًا رئيسيًا في الفصل.

أخطاء شائعة للمبتدئين

1. نسيان self داخل Instance Method

عند تعريف Instance Method نستخدم self لتمثيل Object الحالية.

def greet(self):
    return self.name

2. كتابة name = name بدل حفظ القيمة داخل Object

إذا كان هدفنا إنشاء Instance Attribute نكتب:

self.name = name

أما:

name = name

فلا تنشئ self.name داخل Instance.

3. الخلط بين Class وObject

Student هي Class، بينما student1 يمكن أن تكون Object أُنشئت منها.

4. محاولة استخدام Instance Attribute من Class مباشرة

إذا كانت name أنشئت في أمثلتنا كـInstance Attribute باستخدام self.name، فنصل إليها من Object مثل:

student1.name

ولا نفترض في هذه الأمثلة أن Student.name تمثل القيمة الخاصة بـstudent1.

5. نسيان إنشاء Instance

عند الرغبة في إنشاء Object نستخدم استدعاء Class، مثل:

student1 = Student("Ali")

أما كتابة اسم Class وحده فلا تنشئ لنا Instance جديدة محفوظة في المتغير بهذه الصورة.

6. تمرير self يدويًا عند الاستدعاء المعتاد

إذا كانت Method:

def greet(self):
    return self.name

فالاستدعاء المعتاد هو:

student1.greet()

وليس من المطلوب تمرير student1 مرة أخرى مكان self.

7. الاعتقاد أن تغيير Object يغير كل Objects الأخرى

في أمثلة Instance Attributes الحالية، تغيير student1.grade لا يغير student2.grade تلقائيًا.

تمارين قصيرة

تمرين 1

أنشئ Class باسم Book دون بيانات، ثم أنشئ Object منها باسم book1.

تمرين 2

أنشئ Class باسم Student تحتوي __init__ تستقبل name وتحفظها في self.name.

تمرين 3

أضف Attribute باسم grade إلى المثال السابق، ثم اطبع قيمتها باستخدام student.grade.

تمرين 4

غيّر student.grade إلى قيمة جديدة ثم اطبعها.

تمرين 5

أضف Method باسم greet() تعيد نصًا يستخدم self.name.

تمرين 6

أنشئ Method باسم add_points() تستقبل Parameter إضافيًا وتزيد self.grade.

تمرين 7

أنشئ Objectين من Student بقيم مختلفة، ثم غيّر Attribute في Object الأولى وتحقق أن قيمة الثانية لم تتغير.

تمرين 8

أنشئ Class بسيطة باسم Product تجمع اسمًا وسعرًا وMethod تعدل السعر.

مراجعة سريعة

• OOP أسلوب لتنظيم البيانات والسلوك باستخدام Objects.
• Class هي التعريف أو القالب.
• Object أو Instance كائن أُنشئ من Class.
• نستخدم الكلمة class لتعريف Class.
• __init__ تستخدم لتهيئة بيانات Instance ضمن عملية إنشائها.
• self تمثل Instance الحالية داخل Instance Method بصورة مبسطة.
• self ليست Python keyword محجوزة؛ هي الاسم المتعارف عليه لهذا Parameter.
• في self.name = name تكون name Parameter وself.name Instance Attribute.
• نصل إلى Attribute باستخدام النمط object.attribute.
• يمكن تعديل Instance Attribute مثل student.grade = 95.
• Method هي Function معرفة داخل Class وتعمل عادة على بيانات Object.
• نستدعي Method بالطريقة المعتادة مثل student.greet() دون تمرير self يدويًا.
• يمكن لـMethod قراءة Attributes أو تعديلها.
• يمكن لـMethod استقبال Parameters إضافية بعد self.
• يمكن إنشاء أكثر من Object من Class نفسها.
• Instance Attributes الخاصة بكل Object تبقى مستقلة في الأمثلة التي درسناها.

في الفصل التالي ستجمع مفاهيم Python التي تعلمتها في تطبيق تكاملي صغير ومنظم. لن نبدأ هذا التطبيق هنا، كما أن استخدام OOP فيه ليس شرطًا أساسيًا.

اختبر فهمك لمقدمة OOP في Python