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2.3 函数和类
C、C++、Java、Ruby、Perl、Lisp……在笔者所知的编程语言之中，所有程序都是由函数（有的编程语言叫做过程、方法什么的）和类组成的。可以说任何程序里面包含的不是函数就是类，Python当然也不例外。
2.3.1 函数
在学习UNIX时，曾经有一句非常出名的话是In UNIX Everything Is A File，在UNIX中所有的一切都是文件。在这里可以借鉴一下，In Python Everything Is A Function，在Python程序中，所有的一切都是函数。这是典型的C语言写法，把所需的功能都写成一个个的函数，然后由函数调用函数。以此类推，最终完成整个程序的功能。
还记得前面提过的暴力破解吗？不管用什么工具，暴力破解都少不了一个合适的字典文件（此字典非彼字典，这里的字典指的是一个包含密码的文件，也就是一个密码集，而不是Python的变量类型）。当然网上有很多的密码字典可供下载，但它们要么太大，遍历一次需要太多的时间，要么没有针对性，根本就不包含所需的密码。如果已知了一些可能是密码的字符串，完全可以根据已知条件用程序编写有针对性的字典出来，这样会节省很多时间。
【示例2-13】现在来编写一个简单的程序mkPassFileFunction.py。
mkPassFileFunction.py，创建一个有针对性的专用密码字典。打开Putty连接到Linux，执行命令：
cd code/crawler
vi mkPassFileFunction.py
mkPassFileFunction.py的代码如下：
1 #!/usr/bin/env python3
2 #-*- coding: utf-8 -*-
3 __author__ = 'hstking hst_king@hotmail.com'
4
5 import os
6 import platform
7 import itertools
8 import time
9
10 def main():
11 '''主程序 '''
12 global rawList #原始数据列表
13 rawList = []
14 global denyList #非法单词列表
15 denyList = [' ','','@']
16 global pwList #最终的密码列表
17 pwList = []
18 global minLen #密码的最小长度
19 minLen = 6
20 global maxLen #密码的最大长度
21 maxLen = 16
22 global timeout
23 timeout = 3
24 global flag
25 flag = 0
26 run = {
27 '0':exit,
28 '1':getRawList,
29 '2':addDenyList,
30 '3':clearRawList,
31 '4':setRawList,
32 '5':modifyPasswordLen,
33 '6':createPasswordList,
34 '7':showPassword,
35 '8':createPasswordFile
36 }
37
38 while True:
39 mainMenu()
40 op = input('输入选项:')
41 if op in map(str,range(len(run))):
42 run.get(op)()
43 else:
44 tipMainMenuInputError()
45 continue
46
47 def mainMenu():
48 '''主菜单 '''
49 global denyList
50 global rawList
51 global pwList
52 global flag
53 clear()
54 print('||'),
55 print('='*40),
56 print('||')
57 print('|| 0:退出程序')
58 print('|| 1:输入密码原始字符串')
59 print('|| 2:添加非法字符到列表')
60 print('|| 3:清空原始密码列表')
61 print('|| 4:整理原始密码列表')
62 print('|| 5:改变默认密码长度(%d-%d)' %(minLen,maxLen))
63 print('|| 6:创建密码列表')
64 print('|| 7:显示所有密码')
65 print('|| 8:创建字典文件')
66 print('||'),
67 print('='*40),
68 print('||')
69 print('当前非法字符为：%s' %denyList)
70 print('当前原始密码元素为：%s' %rawList)
71 print('共有密码%d个' %len(pwList))
72 if flag:
73 print("已在当前目录创建密码文件dic.txt")
74 else:
75 print("尚未创建密码文件")
76
77 def clear():
78 '''清屏函数 '''
79 OS = platform.system()
80 if (OS == u'Windows'):
81 os.system('cls')
82 else:
83 os.system('clear')
84
85 def tipMainMenuInputError():
86 '''错误提示 '''
87 clear()
88 print("只能输入0-7的整数,等待%d秒后重新输入" %timeout)
89 time.sleep(timeout)
90
91 def getRawList():
92 '''获取原始数据列表 '''
93 clear()
94 global denyList
95 global rawList
96 print("输入回车后直接退出")
97 print("当前原始密码列表为:%s" %rawList)
98 st = None
99 while not st == '':
100 st = input("请输入密码元素字符串:")
101 if st in denyList:
102 print("这个字符串是预先设定的非法字符串")
103 continue
104 else:
105 rawList.append(st)
106 clear()
107 print("输入回车后直接退出")
108 print("当前原始密码列表为:%s" %rawList)
109
110 def addDenyList():
111 '''添加非法词 '''
112 clear()
113 global denyList
114 print("输入回车后直接退出")
115 print("当前非法字符为:%s" %denyList)
116 st = None
117 while not st == '':
118 st = input("请输入需要添加的非法字符串:")
119 denyList.append(st)
120 clear()
121 print("输入回车后直接退出")
122 print("当前非法字符列表为:%s" %denyList)
123
124 def clearRawList():
125 '''清空原始数据列表 '''
126 global rawList
127 rawList = []
128
129 def setRawList():
130 '''整理原始数据列表 '''
131 global rawList
132 global denyList
133 a = set(rawList)
134 b = set(denyList)
135 rawList = []
136 for str in set(a - b):
137 rawList.append(str)
138
139 def modifyPasswordLen():
140 '''修改默认密码的长度 '''
141 clear()
142 global maxLen
143 global minLen
144 while True:
145 print("当前密码长度为%d-%d" %(minLen,maxLen))
146 min = input("请输入密码最小长度:")
147 max = input("请输入密码最大长度:")
148 try:
149 minLen = int(min)
150 maxLen = int(max)
151 except ValueError:
152 print("密码长度只能输入数字[6-18]")
153 break
154 if minLen not in range(6,19) or maxLen not in range(6,19):
155 print("密码长度只能输入数字[6-18]")
156 minLen = 6
157 maxLen = 16
158 continue
159 if minLen == maxLen:
160 res = input("确定将密码长度设定为%d吗?(Yy/Nn)" %minLen)
161 if res not in list('yYnN'):
162 print("输入错误，请重新输入")
163 continue
164 elif res in list('yY'):
165 print("好吧，你确定就好")
166 break
167 else:
168 print("给个机会，改一下吧")
169 continue
170 elif minLen > maxLen:
171 print("最小长度比最大长度还大，可能吗？请重新输入")
172 minLen = 6
173 maxLen = 16
174 continue
175 else:
176 print("设置完毕，等待%d秒后回主菜单" %timeout)
177 time.sleep(timeout)
178 break
179
180 def createPasswordList():
181 '''创建密码列表 '''
182 global rawList
183 global pwList
184 global maxLen
185 global minLen
186 titleList = []
187 swapcaseList = []
188 for st in rawList:
189 swapcaseList.append(st.swapcase())
190 titleList.append(st.title())
191 sub1 = []
192 sub2 = []
193 for st in set(rawList + titleList + swapcaseList):
194 sub1.append(st)
195 for i in range(2,len(sub1) + 1):
196 sub2 += list(itertools.permutations(sub1,i))
197 for tup in sub2:
198 PW = ''
199 for subPW in tup:
200 PW += subPW
201 if len(PW) in range(minLen,maxLen + 1):
202 pwList.append(PW)
203 else:
204 pass
205
206 def showPassword():
207 '''显示创建的密码 '''
208 global pwList
209 global timeout
210 for i in range(len(pwList)):
211 if i%4 == 0:
212 print("%s\n" %pwList[i])
213 else:
214 print("%s\t" %pwList[i]),
215 print('\n')
216 print("显示%d秒，回到主菜单" %timeout)
217 time.sleep(timeout)
218
219 def createPasswordFile():
220 '''创建密码字典文件 '''
221 global flag
222 global pwList
223 print("当前目录下创建字典文件:dic.txt")
224 time.sleep(timeout)
225 with open('./dic.txt','w+') as fp:
226 for PW in pwList:
227 fp.write(PW)
228 fp.write('\n')
229 flag = 1
230
231
232 if __name__ == '__main__':
233 main()
按Esc键，进入命令模式后输入:wq，保存mkPassFileFunction.py。mkPassFileFunction.py稍微复杂一点点，它的作用就是根据用户输入的“密码元素”来创建一个字典列表。该脚本将输入的元素根据一定的规则修改、添加后当作新元素添加到元素列表中去。最后将元素列表排列组合得到字典列表。执行命令：
python mkPassFileFunction.py
得到的结果如图2-19所示。
图2-19 运行mkPassFileFunction.py
纯C语言的写法好处就是关系简单明了，函数调用一目了然。如果调用的函数过多，就难免有些混乱了。简单功能的程序还无妨，稍大一点项目就有些吃力了。
提示
不要添加太多的“密码元素”，这个程序只是利用了Python 3的模块，没有优化算法。如果输入的“密码元素”超过了20个，那么创建密码字典的时间会非常长。
2.3.2 类
既然有了In Python Everything Is A Function，当然会有In Python Everything Is A Class。这种C++的写法就是把所有相似的功能都封装到一个类里。最理想的情况是一个程序只有一个主程序，然后在主程序里实例化类。
【示例2-14】还是以编写密码字典为例，将mkPassFileFunction.py改编成mkPassFileClass.py。打开Putty连接到Linux，执行命令：
cd code/crawler
vi mkPassFileClass.py
mkPassFileClass.py的代码如下：
1 #!/usr/bin/env python3
2 #-*- coding: utf-8 -*-
3 __author__ = 'hstking hst_king@hotmail.com'
4
5 import os
6 import platform
7 import itertools
8 import time
9
10 class MakePassword(object):
11 def __init__(self):
12 self.rawList = []
13 self.denyList = ['',' ','@']
14 self.pwList = []
15 self.minLen = 6
16 self.maxLen = 16
17 self.timeout = 3
18 self.flag = 0
19 self.run = {
20 '0':exit,
21 '1':self.getRawList,
22 '2':self.addDenyList,
23 '3':self.clearRawList,
24 '4':self.setRawList,
25 '5':self.modifyPasswordLen,
26 '6':self.createPasswordList,
27 '7':self.showPassword,
28 '8':self.createPasswordFile
29 }
30 self.main()
31
32 def main(self):
33 while True:
34 self.mainMenu()
35 op = input('输入选项:')
36 if op in map(str,range(len(self.run))):
37 self.run.get(op)()
38 else:
39 self.tipMainMenuInputError()
40 continue
41
42 def mainMenu(self):
43 self.clear()
44 print('||'),
45 print('='*40),
46 print('||')
47 print('|| 0:退出程序')
48 print('|| 1:输入密码原始字符串')
49 print('|| 2:添加非法字符到列表')
50 print('|| 3:清空原始密码列表')
51 print('|| 4:整理原始密码列表')
52 print('|| 5:改变默认密码长度(%d-%d)' %(self.minLen,self.maxLen))
53 print('|| 6:创建密码列表')
54 print('|| 7:显示所有密码')
55 print('|| 8:创建字典文件')
56 print('||'),
57 print('='*40),
58 print('||')
59 print('当前非法字符为：%s' %self.denyList)
60 print('当前原始密码元素为：%s' %self.rawList)
61 print('共有密码%d个' %len(self.pwList))
62 if self.flag:
63 print("已在当前目录创建密码文件dic.txt")
64 else:
65 print("尚未创建密码文件")
66
67 def clear(self):
68 OS = platform.system()
69 if (OS == u'Windows'):
70 os.system('cls')
71 else:
72 os.system('clear')
73
74 def tipMainMenuInputError(self):
75 self.clear()
76 print("只能输入0-7的整数,等待%d秒后重新输入" %timeout)
77 time.sleep(timeout)
78
79 def getRawList(self):
80 self.clear()
81 print("输入回车后直接退出")
82 print("当前原始密码列表为:%s" %self.rawList)
83 st = None
84 while not st == '':
85 st = input("请输入密码元素字符串:")
86 if st in self.denyList:
87 print("这个字符串是预先设定的非法字符串")
88 continue
89 else:
90 self.rawList.append(st)
91 self.clear()
92 print("输入回车后直接退出")
93 print("当前原始密码列表为:%s" %self.rawList)
94
95 def addDenyList(self):
96 self.clear()
97 print("输入回车后直接退出")
98 print("当前非法字符为:%s" %self.denyList)
99 st = None
100 while not st == '':
101 st = input("请输入需要添加的非法字符串:")
102 self.denyList.append(st)
103 self.clear()
104 print("输入回车后直接退出")
105 print("当前非法字符列表为:%s" %self.denyList)
106
107 def clearRawList(self):
108 self.rawList = []
109
110 def setRawList(self):
111 a = set(self.rawList)
112 b = set(self.denyList)
113 self.rawList = []
114 for str in set(a - b):
115 self.rawList.append(str)
116
117 def modifyPasswordLen(self):
118 self.clear()
119 while True:
120 print("当前密码长度为%d-%d" %(self.minLen,self.maxLen))
121 min = input("请输入密码最小长度:")
122 max = input("请输入密码最大长度:")
123 try:
124 self.minLen = int(min)
125 self.maxLen = int(max)
126 except ValueError:
127 print("密码长度只能输入数字[6-18]")
128 break
129 if self.minLen not in range(6,19) or self.maxLen not in range(6,19):
130 print("密码长度只能输入数字[6-18]")
131 self.minLen = 6
132 self.maxLen = 16
133 continue
134 if self.minLen == self.maxLen:
135 res = input("确定将密码长度设定为%d吗?(Yy/Nn)" %self.minLen)
136 if res not in list('yYnN'):
137 print("输入错误，请重新输入")
138 continue
139 elif res in list('yY'):
140 print("好吧，你确定就好")
141 break
142 else:
143 print("给个机会，改一下吧")
144 continue
145 elif self.minLen > self.maxLen:
146 print("最小长度比最大长度还大，可能吗？请重新输入")
147 self.minLen = 6
148 self.maxLen = 16
149 continue
150 else:
151 print("设置完毕，等待%d秒后回主菜单" %self.timeout)
152 time.sleep(self.timeout)
153 break
154
155 def createPasswordList(self):
156 titleList = []
157 swapcaseList = []
158 for st in self.rawList:
159 swapcaseList.append(st.swapcase())
160 titleList.append(st.title())
161 sub1 = []
162 sub2 = []
163 for st in set(self.rawList + titleList + swapcaseList):
164 sub1.append(st)
165 for i in range(2,len(sub1) + 1):
166 sub2 += list(itertools.permutations(sub1,i))
167 for tup in sub2:
168 PW = ''
169 for subPW in tup:
170 PW += subPW
171 if len(PW) in range(self.minLen,self.maxLen + 1):
172 self.pwList.append(PW)
173 else:
174 pass
175
176 def showPassword(self):
177 for i in range(len(self.pwList)):
178 if i%4 == 0:
179 print("%s\n" %self.pwList[i])
180 else:
181 print("%s\t" %self.pwList[i]),
182 print('\n')
183 print("显示%d秒，回到主菜单" %self.timeout)
184 time.sleep(self.timeout)
185
186 def createPasswordFile(self):
187 print("当前目录下创建字典文件:dic.txt")
188 time.sleep(self.timeout)
189 with open('./dic.txt','w+') as fp:
190 for PW in self.pwList:
191 fp.write(PW)
192 fp.write('\n')
193 self.flag = 1
194
195
196 if __name__ == '__main__':
197 mp = MakePassword()
按Esc键，进入命令模式后输入:wq，保存mkPassFileClass.py。mkPassFileClass.py和mkPassFileFunction.py实质上没有什么区别，只是一个使用的是C语言风格的函数调用，一个使用的是C++风格的类实例化。执行命令：
python3 mkPassFileClass.py
得到的结果如图2-20所示。
图2-20 运行mkPassFileClass.py
执行结果完全一样。这种C++的写法好处就是调用过程简单，不再关心类具体的实现过程，只需要调用其功能即可；但随之而来就是类的继承、函数重载等麻烦。这种写法在写大项目时可能非常有用，写小程序也行，只是没有那么多优势了。
提示
这个程序还有一个问题，就是在创建密码文件前并没有估算磁盘剩余空间是否足够。一般的解决办法是先估算密码文件的大小，然后创建一个大小相同的空文件，能创建成功就继续运行程序，不能则抛出异常。