面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言第一章

1、第一章第一章 緒論緒論面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言O(shè)bject Oriented Programming LanguageC+語言程序設(shè)計2本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容l計算機程序設(shè)計語言的發(fā)展計算機程序設(shè)計語言的發(fā)展l面向?qū)ο蟮姆椒嫦驅(qū)ο蟮姆椒╨面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)l信息的表示與存儲（自學(xué)）信息的表示與存儲（自學(xué)）l程序的開發(fā)過程程序的開發(fā)過程C+語言程序設(shè)計3計算機程序計算機程序l軟件軟件包含了使計算機運行所需的各種程序及其有關(guān)的文包含了使計算機運行所需的各種程序及其有關(guān)的文檔資料。檔資料。l計算機的工作是用程序來控制的。計算機的工作是用程序來控制的。l程序程序是指令的集合。是指令

2、的集合。l指令指令是計算機可以識別的命令。是計算機可以識別的命令。l一臺計算機硬件系統(tǒng)能夠識別的所有指令的集合稱為它一臺計算機硬件系統(tǒng)能夠識別的所有指令的集合稱為它的的指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)。1.1計算機語言的發(fā)展C+語言程序設(shè)計4機器語言與匯編語言機器語言與匯編語言l由計算機硬件系統(tǒng)可以識別的二進(jìn)制由計算機硬件系統(tǒng)可以識別的二進(jìn)制指令組成的語言稱為機器語言。指令組成的語言稱為機器語言。計算機發(fā)展的初期，軟件工程師們只能用機器語言來編寫程序。這一階段，在人類的自然語言和計算機編程語言之間存在著巨大的鴻溝。l匯編語言將機器指令映射為一些可以匯編語言將機器指令映射為一些可以被人讀懂的助記符，如被人讀懂的

3、助記符，如ADD、SUB等。等。此時編程語言與人類自然語言間的鴻溝略有縮小，但仍與人類的思維相差甚遠(yuǎn)。因為它的抽象層次太低，程序員需要考慮大量的機器細(xì)節(jié)。1.1計算機語言的發(fā)展C+語言程序設(shè)計5高級語言高級語言高級語言屏蔽了機器的細(xì)節(jié)，提高了高級語言屏蔽了機器的細(xì)節(jié)，提高了語言的抽象層次，程序中可以采用具有語言的抽象層次，程序中可以采用具有一定涵義的數(shù)據(jù)命名和容易理解的執(zhí)行一定涵義的數(shù)據(jù)命名和容易理解的執(zhí)行語句。這使得在書寫程序時可以聯(lián)系到語句。這使得在書寫程序時可以聯(lián)系到程序所描述的具體事物。程序所描述的具體事物。1.1計算機語言的發(fā)展C+語言程序設(shè)計6面向?qū)ο蟮恼Z言面向?qū)ο蟮恼Z言l出發(fā)點：

4、出發(fā)點：更直接地描述客觀世界中存在的事物(對象)以及它們之間的關(guān)系。l特點：特點：是高級語言。將客觀事物看作具有屬性和行為的對象。通過抽象找出同一類對象的共同屬性和行為，形成類。通過類的繼承與多態(tài)實現(xiàn)代碼重用1.1計算機語言的發(fā)展C+語言程序設(shè)計7面向?qū)ο蟮恼Z言面向?qū)ο蟮恼Z言l優(yōu)點：優(yōu)點：使程序能夠比較直接地反問題域的本來面目，軟件開發(fā)人員能夠利用人類認(rèn)識事物所采用的一般思維方法來進(jìn)行軟件開發(fā)。1.1計算機語言的發(fā)展C+語言程序設(shè)計8程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程 面向面向過程過程的程序設(shè)計方法的程序設(shè)計方法l程序的目的：用于數(shù)學(xué)計算程序的目的：用于數(shù)學(xué)計算l主要工作：設(shè)計求解問

5、題的過程主要工作：設(shè)計求解問題的過程l缺點：對于龐大、復(fù)雜的程序難以開缺點：對于龐大、復(fù)雜的程序難以開發(fā)和維護(hù)發(fā)和維護(hù)1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計9程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程面向面向過程過程的的結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法l設(shè)計思路設(shè)計思路 自頂向下、逐步求精。采用模塊分解與功能抽象，自頂向下、分而治之。l程序結(jié)構(gòu)：程序結(jié)構(gòu)： 按功能劃分為若干個基本模塊，形成一個樹狀結(jié)構(gòu)。 各模塊間的關(guān)系盡可能簡單，功能上相對獨立；每一模塊內(nèi)部均是由順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)組成。 其模塊化實現(xiàn)的具體方法是使用子程序。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計10程序設(shè)計方法的發(fā)

6、展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程面向面向過程過程的的結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法l例如要計算一個公司員工的平均工資，這是個相對復(fù)雜的任務(wù)，我們就可以把它拆分成若干子任務(wù)： （1）統(tǒng)計出每個員工的工資 （2）計算共有多少員工 （3）計算工資總額 （4）用職工人數(shù)去除 工資總額1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計11程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程面向面向過程過程的的結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法l其中第3步 計算工資總額又可以分為如下子任務(wù)： （1）找出每個職員的檔案 （2）讀出工資數(shù)額 （3）把工資加和 （4）讀下一個職工檔案1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計12程序設(shè)

7、計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程面向面向過程過程的的結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法l程序程序=“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法算法”l優(yōu)點：優(yōu)點：有效地將一個較復(fù)雜的程序系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)分解成許多易于控制和處理的子任務(wù)，便于開發(fā)和維護(hù)。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計13程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程 面向面向過程過程的的結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法l缺點：可重用性差、數(shù)據(jù)安全性差、難以缺點：可重用性差、數(shù)據(jù)安全性差、難以開發(fā)大型軟件和圖形界面的應(yīng)用軟件開發(fā)大型軟件和圖形界面的應(yīng)用軟件 把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過程分離為相互獨立的實體。 當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變時，所有相關(guān)的處理過程

8、都要進(jìn)行相應(yīng)的修改。 每一種相對于老問題的新方法都要帶來額外的開銷。 圖形用戶界面的應(yīng)用程序，很難用過程來描述和實現(xiàn)，開發(fā)和維護(hù)也都很困難。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計14程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程 面向面向?qū)ο髮ο蟮姆椒ǖ姆椒╨將數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的操作方法封裝在一起，將數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的操作方法封裝在一起，作為一個相互依存、不可分離的整體作為一個相互依存、不可分離的整體對象。對象。l對同類型對象抽象出其共性，形成類。對同類型對象抽象出其共性，形成類。l類通過一個簡單的外部接口，與外界發(fā)生類通過一個簡單的外部接口，與外界發(fā)生關(guān)系。關(guān)系。l對象與對象之間通過消息進(jìn)行通訊。對象與

9、對象之間通過消息進(jìn)行通訊。l對象對象=數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+ 操作操作l程序程序=對象對象+對象對象+ +對象對象1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計15程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程程序設(shè)計方法的發(fā)展歷程 面向面向?qū)ο髮ο蟮姆椒ǖ姆椒╨優(yōu)點：優(yōu)點： 程序模塊間的關(guān)系更為簡單，程序模塊的獨立性、數(shù)據(jù)的安全性就有了良好的保障。 通過繼承與多態(tài)性，可以大大提高程序的可重用性，使得軟件的開發(fā)和維護(hù)都更為方便。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計16面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?對象對象l一般意義上的對象：一般意義上的對象： 是現(xiàn)實世界中一個實際存在的事物。 可以是有形的（比如一輛汽車），也可以是無形的（比如一項

10、計劃）。 是構(gòu)成世界的一個獨立單位，具有：l靜態(tài)特征：可以用某種數(shù)據(jù)來描述l動態(tài)特征：對象所表現(xiàn)的行為或具有的功能1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計17面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?對象對象l面向?qū)ο蠓椒ㄖ械膶ο螅好嫦驅(qū)ο蠓椒ㄖ械膶ο螅?是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個實體，它是用來構(gòu)成系統(tǒng)的一個基本單位。對象由一組屬性和一組行為構(gòu)成。 屬性：用來描述對象靜態(tài)特征的數(shù)據(jù)項。 行為：用來描述對象動態(tài)特征的操作序列。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計18面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?類類l分類分類人類通常的思維方法人類通常的思維方法l分類所依據(jù)的原則分類所依據(jù)的原則抽象抽象 忽略

11、事物的非本質(zhì)特征，只注意那些與當(dāng)前目標(biāo)有關(guān)的本質(zhì)特征，從而找出事物的共性，把具有共同性質(zhì)的事物劃分為一類，得出一個抽象的概念。 例如，石頭、樹木、汽車、房屋等都是人們在長期的生產(chǎn)和生活實踐中抽象出的概念。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計19面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?類類l面向?qū)ο蠓椒ㄖ械拿嫦驅(qū)ο蠓椒ㄖ械念愵?具有相同屬性和服務(wù)的一組對象的集合 為屬于該類的全部對象提供了抽象的描述，包括屬性和行為兩個主要部分。 類與對象的關(guān)系：猶如模具與鑄件之間的關(guān)系，類是創(chuàng)建對象的樣板，一個對象是類的實例，有了類才能創(chuàng)建對象。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計20面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮?/p>

12、基本概念 類類class People protected:char name20; /姓名int age;/年齡 public:People(char *the_name, int the_age);char *change_name(); /改姓名void inc_age();/長一歲; People a；1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計21面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?封裝封裝l把對象的屬性和服務(wù)結(jié)合成一個獨立把對象的屬性和服務(wù)結(jié)合成一個獨立的系統(tǒng)單元。的系統(tǒng)單元。l盡可能隱蔽對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。對外形盡可能隱蔽對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。對外形成一個邊界（或者說一道屏障），只成一個邊界（或

13、者說一道屏障），只保留有限的對外接口使之與外部發(fā)生保留有限的對外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。聯(lián)系。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計22l將對象的屬性和行為放在一起作為一個整體的方法稱為封裝 對象名對象名屬性屬性1屬性屬性2屬性屬性n操作操作操作操作2操作操作n對對 象象結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖面向?qū)ο蟮幕靖拍?封裝Fname=“Mary”age=18changeName()incrementAge( )C+語言程序設(shè)計23面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?繼承繼承l(wèi)繼承對于軟件復(fù)用有著重要意義，是繼承對于軟件復(fù)用有著重要意義，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)能夠提高軟件開發(fā)效率面向?qū)ο蠹夹g(shù)能夠提高軟件開發(fā)效率的重要原

14、因之一。的重要原因之一。l定義：特殊類的對象擁有其一般類的定義：特殊類的對象擁有其一般類的全部屬性與服務(wù)，稱作特殊類對一般全部屬性與服務(wù)，稱作特殊類對一般類的繼承。類的繼承。l例如：將輪船作為一個一般類，客輪例如：將輪船作為一個一般類，客輪便是一個特殊類。便是一個特殊類。1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計24面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?繼承繼承l(wèi)繼承（繼承（ Inheritance）是類之間的關(guān)系，使一類對象可以繼承另一類對象的屬性(數(shù)據(jù))和行為(操作)，新的類是從現(xiàn)有類派生出來的，稱為派生類。n父類（基類）：父類（基類）： 層次結(jié)構(gòu)中有下層結(jié)點的類。層次結(jié)構(gòu)中有下層結(jié)點的類。n子

15、類（派生類）：子類（派生類）： 層次結(jié)構(gòu)中有上層結(jié)點的類，層次結(jié)構(gòu)中有上層結(jié)點的類，它繼承了其上層全部基類的特性，它繼承了其上層全部基類的特性，同時還具有自己的特性。同時還具有自己的特性。 n一個類可以既是基類又是派生類。一個類可以既是基類又是派生類。動物動物貓貓鳥鳥百靈鳥百靈鳥C+語言程序設(shè)計25面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?多態(tài)性多態(tài)性l多態(tài)是指在一般類中定義的屬性或行多態(tài)是指在一般類中定義的屬性或行為，被特殊類繼承之后，可以具有不為，被特殊類繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。這使得同一個屬性或行為在一般類及這使得同一個屬性或行為在

16、一般類及其各個特殊類中具有不同的語義。其各個特殊類中具有不同的語義。l例如：例如：數(shù)的加法-實數(shù)的加法 -復(fù)數(shù)的加法1.2面向?qū)ο蟮姆椒–+語言程序設(shè)計26面向?qū)ο蟮能浖こ堂嫦驅(qū)ο蟮能浖こ蘬面向?qū)ο蟮能浖こ淌敲嫦驅(qū)ο蠓椒嫦驅(qū)ο蟮能浖こ淌敲嫦驅(qū)ο蠓椒ㄔ谲浖こ填I(lǐng)域的全面應(yīng)用。它包括在軟件工程領(lǐng)域的全面應(yīng)用。它包括: 面向?qū)ο蟮姆治觯∣OA） 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計（OOD） 面向?qū)ο蟮木幊蹋∣OP） 面向?qū)ο蟮臏y試（OOT） 面向?qū)ο蟮能浖S護(hù)（OOSM）1.3面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)C+語言程序設(shè)計27系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析l系統(tǒng)分析階段應(yīng)該扼要精確地抽象出系統(tǒng)分析階段應(yīng)該扼要精確地抽象出系統(tǒng)必須做什么

17、，但是不關(guān)心如何去系統(tǒng)必須做什么，但是不關(guān)心如何去實現(xiàn)。實現(xiàn)。l面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析，直接用問題域面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析，直接用問題域中客觀存在的事物建立模型中的對象，中客觀存在的事物建立模型中的對象，對單個事物及事物之間的關(guān)系，都保對單個事物及事物之間的關(guān)系，都保留他們的原貌，不做轉(zhuǎn)換，也不打破留他們的原貌，不做轉(zhuǎn)換，也不打破原有界限而重新組合，因此能夠很好原有界限而重新組合，因此能夠很好地映射客觀事物。地映射客觀事物。1.3面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)C+語言程序設(shè)計28設(shè)計設(shè)計l針對系統(tǒng)的一個具體實現(xiàn)運用面向?qū)︶槍ο到y(tǒng)的一個具體實現(xiàn)運用面向?qū)ο蟮姆椒āＦ渲邪▋煞矫娴墓ぷ鳎合蟮姆椒?。其中包括兩方面的工?/p>

18、： 把OOA模型直接搬到OOD，作為OOD的一部分 針對具體實現(xiàn)中的人機界面、數(shù)據(jù)存儲、任務(wù)管理等因素補充一些與實現(xiàn)有關(guān)的部分。1.3面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)C+語言程序設(shè)計29編程編程OOP工作就是用一種面向?qū)ο蟮木幑ぷ骶褪怯靡环N面向?qū)ο蟮木幊陶Z言把程語言把OOD模型中的每個成分書寫出模型中的每個成分書寫出來，是面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)最終落實的來，是面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)最終落實的重要階段。重要階段。1.3面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)C+語言程序設(shè)計30測試測試l測試的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤。測試的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤。l在面向?qū)ο蟮能浖y試中繼續(xù)運用面在面向?qū)ο蟮能浖y試中繼續(xù)運用面向?qū)ο蟮母拍钆c原則來組織測試，以向?qū)ο蟮母拍钆c原則來組織測試，以對象的類作為基本測試單位，可以更對象的類作為基本測試單位，可以更準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)程序錯誤并提高測試效率。準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)程序錯誤并提高測試效率。1.3面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)C+語言程序設(shè)計31維護(hù)維護(hù)將軟件交付使用后，工作并沒有完將軟件交付使用后，工作并沒有完結(jié)，還要根據(jù)軟件的運行情況和用戶的結(jié)，還要根據(jù)軟件的運行情況和用戶的需求，不斷改進(jìn)系統(tǒng)。需求，不斷改進(jìn)系統(tǒng)。使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)的軟件，使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)的軟件，其程序與問題域是一致的，因此，在維其程序與問題域是一致的，因此，在維護(hù)階段運用面向?qū)ο蟮姆?/p>