面向?qū)ο笳n件

1、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)授課班級(jí)：授課班級(jí)：主講教師：主講教師：王燕王燕 清華大學(xué)出版清華大學(xué)出版譚浩強(qiáng)主編譚浩強(qiáng)主編 中國(guó)鐵道出版社中國(guó)鐵道出版社zTHE C+ PROGRAMMING THE C+ PROGRAMMING LANGUAGE(SpecialLANGUAGE(Special Edition) Edition) BjarneBjarne StroustrupStroustrup 高等教育出版社高等教育出版社 第第1 1章章 緒緒 論論 1.1 1.1 面向?qū)ο蠓椒ǖ钠鹪疵嫦驅(qū)ο蠓椒ǖ钠鹪?1.2 1.2 面向?qū)ο笫擒浖椒▽W(xué)的返樸歸真面向?qū)ο笫擒浖椒▽W(xué)的返樸歸真 1.3

2、 1.3 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 1.4 1.4 面向?qū)ο蟮幕靖拍詈兔嫦驅(qū)ο笙到y(tǒng)的特性面向?qū)ο蟮幕靖拍詈兔嫦驅(qū)ο笙到y(tǒng)的特性1.5 1.5 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言的四大家族面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言的四大家族1.6 1.6 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開(kāi)發(fā)方法面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)開(kāi)發(fā)方法 1.7 1.7 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)舉例面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)舉例 CPU指令系統(tǒng)，由0、1序列構(gòu)成的指令碼組成如：10000000 加 10010000 減用助記符號(hào)描述的指令系統(tǒng)如 ADD A, B面向機(jī)器的語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)被加工的過(guò)程客觀世界可以分類，對(duì)象是類的實(shí)例對(duì)象是數(shù)據(jù)和方法的封裝對(duì)象間通

3、過(guò)發(fā)送和接受消息發(fā)生聯(lián)系程序設(shè)計(jì)關(guān)鍵是定義類，并由類派生對(duì)象1.1 1.1 面向?qū)ο蠓椒ǖ钠鹪疵嫦驅(qū)ο蠓椒ǖ钠鹪?軟件設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)越來(lái)越重，軟件的實(shí)現(xiàn)越來(lái)越軟件設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)越來(lái)越重，軟件的實(shí)現(xiàn)越來(lái)越龐大，為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域自身的發(fā)展提出了新的要求。利龐大，為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域自身的發(fā)展提出了新的要求。利用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想無(wú)法滿足這一要求，人們就開(kāi)用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想無(wú)法滿足這一要求，人們就開(kāi)始尋求一種更能反映人類解決問(wèn)題的自然方法，這就始尋求一種更能反映人類解決問(wèn)題的自然方法，這就是是“面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蟆奔夹g(shù)。技術(shù)。 5050年代的程序都是用指令代碼或匯編語(yǔ)言編寫的年代的程序都是用指令代碼或匯編語(yǔ)言編

4、寫的 6060年代高級(jí)語(yǔ)言的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，縮短了軟年代高級(jí)語(yǔ)言的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，縮短了軟件開(kāi)發(fā)周期自件開(kāi)發(fā)周期自6060年代末到年代末到7070年代初，出現(xiàn)了大型軟件年代初，出現(xiàn)了大型軟件系統(tǒng)，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)，這給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了新系統(tǒng)，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)，這給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的問(wèn)題?？煽啃圆?，錯(cuò)誤多，且不易維護(hù)和修改的問(wèn)題?？煽啃圆?，錯(cuò)誤多，且不易維護(hù)和修改-“-“”。1.1 1.1 面向?qū)ο蠓椒ǖ钠鹪疵嫦驅(qū)ο蠓椒ǖ钠鹪?為了克服為了克服60年代出現(xiàn)的軟件危機(jī)，年代出現(xiàn)的軟件危機(jī)，1968年北約組織提年北約組織提出出“軟件工程軟件工程”的概念。對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)從強(qiáng)調(diào)的

5、概念。對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)從強(qiáng)調(diào)表達(dá)能力為重點(diǎn)轉(zhuǎn)向以結(jié)構(gòu)化和簡(jiǎn)明性為重點(diǎn)，將程序表達(dá)能力為重點(diǎn)轉(zhuǎn)向以結(jié)構(gòu)化和簡(jiǎn)明性為重點(diǎn)，將程序從語(yǔ)句序列轉(zhuǎn)向相互作用的模塊集合。從語(yǔ)句序列轉(zhuǎn)向相互作用的模塊集合。1969年，年，E.W.Dijkstra首先提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的概念，他強(qiáng)首先提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的概念，他強(qiáng)調(diào)從程序結(jié)構(gòu)和風(fēng)格上來(lái)研究程序設(shè)計(jì)。在軟件工程的調(diào)從程序結(jié)構(gòu)和風(fēng)格上來(lái)研究程序設(shè)計(jì)。在軟件工程的迫切要求下，迫切要求下，70年代結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言獲得蓬勃發(fā)展并得到廣年代結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言獲得蓬勃發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法可顯著地減少軟件的泛應(yīng)用。使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法可顯著地減少軟件的復(fù)雜

6、性，提高軟件的可靠性、可測(cè)試性和可維護(hù)性。經(jīng)復(fù)雜性，提高軟件的可靠性、可測(cè)試性和可維護(hù)性。經(jīng)過(guò)幾年的探索和實(shí)踐，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用確實(shí)取得過(guò)幾年的探索和實(shí)踐，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用確實(shí)取得了成效，用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法編寫出來(lái)的程序不僅了成效，用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法編寫出來(lái)的程序不僅結(jié)構(gòu)良好，易寫易讀，而且易于證明其正確性。結(jié)構(gòu)良好，易寫易讀，而且易于證明其正確性。 進(jìn)入進(jìn)入8080年代，由于一系列高技術(shù)的研究，如第五代年代，由于一系列高技術(shù)的研究，如第五代計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助制造CAMCAM和知識(shí)工程等領(lǐng)域的研究和知識(shí)工程等領(lǐng)域的研究都迫切要求大型的軟件系統(tǒng)作為支撐。他們

7、所用的數(shù)據(jù)都迫切要求大型的軟件系統(tǒng)作為支撐。他們所用的數(shù)據(jù)類型也超出了常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型的范疇，提出對(duì)圖類型也超出了常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型的范疇，提出對(duì)圖像、聲音、規(guī)則等非結(jié)構(gòu)化信息的管理。為了適應(yīng)這些像、聲音、規(guī)則等非結(jié)構(gòu)化信息的管理。為了適應(yīng)這些應(yīng)用領(lǐng)域的需要，迫切要求軟件模塊具有更強(qiáng)的獨(dú)立自應(yīng)用領(lǐng)域的需要，迫切要求軟件模塊具有更強(qiáng)的獨(dú)立自治性，以便于大型軟件的管理、維護(hù)和重用。由于結(jié)構(gòu)治性，以便于大型軟件的管理、維護(hù)和重用。由于結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型較為簡(jiǎn)單，所以不能勝任對(duì)非結(jié)構(gòu)化化語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型較為簡(jiǎn)單，所以不能勝任對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的定義與管理，采用過(guò)程調(diào)用機(jī)制也不夠靈活，獨(dú)數(shù)據(jù)的定義與管

8、理，采用過(guò)程調(diào)用機(jī)制也不夠靈活，獨(dú)立性較差。立性較差。為了適應(yīng)高技術(shù)發(fā)展的需要，消除結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)為了適應(yīng)高技術(shù)發(fā)展的需要，消除結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言的局限，自言的局限，自8080年代以來(lái)，出現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蚰甏詠?lái)，出現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)流派，研制出了多種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)流派，研制出了多種面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱為（簡(jiǎn)稱為OOPLOOPL：Object Oriented Programming Object Oriented Programming LanguageLanguage），如），如AdaAda，SmalltalkSmalltalk，C+C+和當(dāng)前使和當(dāng)前使用在用在Internet

9、Internet上的平臺(tái)無(wú)關(guān)語(yǔ)言上的平臺(tái)無(wú)關(guān)語(yǔ)言JavaJava等。等。 由于由于OOPLOOPL的對(duì)象、類具有高度的抽象性，所以它能很的對(duì)象、類具有高度的抽象性，所以它能很好地表達(dá)任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，也允許程序員靈活地定好地表達(dá)任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，也允許程序員靈活地定義自己所需要的數(shù)據(jù)類型。類本身具有很完整的封裝性，義自己所需要的數(shù)據(jù)類型。類本身具有很完整的封裝性，可以使用它作為編程中的模塊單元，滿足模塊獨(dú)立自治可以使用它作為編程中的模塊單元，滿足模塊獨(dú)立自治的需求。再加上繼承性和多態(tài)性，更有助于簡(jiǎn)化大型軟的需求。再加上繼承性和多態(tài)性，更有助于簡(jiǎn)化大型軟件和大量重復(fù)定義的模塊，增強(qiáng)了模塊的可

10、重用性，提件和大量重復(fù)定義的模塊，增強(qiáng)了模塊的可重用性，提高了軟件的可靠性，縮短了軟件的開(kāi)發(fā)周期。高了軟件的可靠性，縮短了軟件的開(kāi)發(fā)周期。1.2 1.2 面向?qū)ο笫擒浖椒▽W(xué)的返樸歸真面向?qū)ο笫擒浖椒▽W(xué)的返樸歸真 客觀世界是由許多具體的事物、抽象的概念、客觀世界是由許多具體的事物、抽象的概念、規(guī)則等組成的，我們將任何感興趣或要加以研規(guī)則等組成的，我們將任何感興趣或要加以研究的事、物、概念統(tǒng)稱為對(duì)象究的事、物、概念統(tǒng)稱為對(duì)象ObjectObject。每個(gè)對(duì)象都有各自的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，每個(gè)對(duì)象都有各自的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不同對(duì)象之間通過(guò)消息傳遞進(jìn)行相互作用和聯(lián)不同對(duì)象之間通過(guò)消息傳遞進(jìn)行相

11、互作用和聯(lián)系就構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮姆椒ㄏ稻蜆?gòu)成了各種不同的系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ且詫?duì)象作為最基本元素的一種分析問(wèn)題和正是以對(duì)象作為最基本元素的一種分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。解決問(wèn)題的方法。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法強(qiáng)調(diào)的是功能抽象和模塊化，每傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法強(qiáng)調(diào)的是功能抽象和模塊化，每個(gè)模塊都是一個(gè)過(guò)程。結(jié)構(gòu)化方法處理問(wèn)題是以過(guò)程為個(gè)模塊都是一個(gè)過(guò)程。結(jié)構(gòu)化方法處理問(wèn)題是以過(guò)程為中心的。面向?qū)ο髲?qiáng)調(diào)的是功能抽象和數(shù)據(jù)抽象，用對(duì)中心的。面向?qū)ο髲?qiáng)調(diào)的是功能抽象和數(shù)據(jù)抽象，用對(duì)象來(lái)描述事物和過(guò)程。而對(duì)象包含數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作，象來(lái)描述事物和過(guò)程。而對(duì)象包含數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作，是對(duì)數(shù)據(jù)和功能的抽

12、象和統(tǒng)一。面向?qū)ο蠓椒ㄌ幚韱?wèn)題是對(duì)數(shù)據(jù)和功能的抽象和統(tǒng)一。面向?qū)ο蠓椒ㄌ幚韱?wèn)題的過(guò)程是對(duì)一系列相關(guān)對(duì)象的操縱，即發(fā)送消息到目標(biāo)的過(guò)程是對(duì)一系列相關(guān)對(duì)象的操縱，即發(fā)送消息到目標(biāo)對(duì)象中，由對(duì)象執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此面向?qū)ο蠓椒ㄊ菍?duì)象中，由對(duì)象執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此面向?qū)ο蠓椒ㄊ且詫?duì)象為中心的，這種以對(duì)象為中心的方法更自然、更以對(duì)象為中心的，這種以對(duì)象為中心的方法更自然、更直接地反映現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題空間，具有獨(dú)特的抽象性、直接地反映現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題空間，具有獨(dú)特的抽象性、封裝性、繼承性和多態(tài)性，能更好地適應(yīng)復(fù)雜大系統(tǒng)不封裝性、繼承性和多態(tài)性，能更好地適應(yīng)復(fù)雜大系統(tǒng)不斷發(fā)展與變化的要求。斷發(fā)展與變化的要求。1

13、.31.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 1. 1.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 程序程序= =數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+ +算法算法+ +程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言+ +語(yǔ)言環(huán)境語(yǔ)言環(huán)境 1. 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 2.2.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)的新思維程序設(shè)計(jì)的新思維是計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的一塊區(qū)域，通過(guò)將內(nèi)存分塊，是計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的一塊區(qū)域，通過(guò)將內(nèi)存分塊，每個(gè)模塊（即對(duì)象）在功能上相互之間保持相對(duì)獨(dú)立。每個(gè)模塊（即對(duì)象）在功能上相互之間保持相對(duì)獨(dú)立。當(dāng)對(duì)象的一個(gè)成員函數(shù)被調(diào)用時(shí)，對(duì)象執(zhí)行其內(nèi)部的代當(dāng)對(duì)象的一個(gè)成員函數(shù)被調(diào)用時(shí)，對(duì)象執(zhí)行其內(nèi)

14、部的代碼來(lái)響應(yīng)這個(gè)調(diào)用，這使對(duì)象呈現(xiàn)出一定的行為。行為碼來(lái)響應(yīng)這個(gè)調(diào)用，這使對(duì)象呈現(xiàn)出一定的行為。行為及其結(jié)果就是該對(duì)象的功能。及其結(jié)果就是該對(duì)象的功能。是一種認(rèn)識(shí)世界的方法也是一種程序設(shè)計(jì)方是一種認(rèn)識(shí)世界的方法也是一種程序設(shè)計(jì)方法。面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)認(rèn)為，客觀世界是由各種各樣的實(shí)法。面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)認(rèn)為，客觀世界是由各種各樣的實(shí)體，也就是對(duì)象組成的。每種對(duì)象都有自己的內(nèi)部狀態(tài)體，也就是對(duì)象組成的。每種對(duì)象都有自己的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不同對(duì)象間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不同對(duì)象間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng)，并進(jìn)而構(gòu)成整個(gè)客觀世界。按照這了各種不同的系統(tǒng)，并進(jìn)而構(gòu)成整個(gè)客

15、觀世界。按照這樣的思想設(shè)計(jì)程序，就是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。樣的思想設(shè)計(jì)程序，就是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。“面向面向?qū)ο髮?duì)象”不僅僅作為一種技術(shù)、更作為一種方法貫穿于軟不僅僅作為一種技術(shù)、更作為一種方法貫穿于軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。件設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。 是在面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的是在面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的質(zhì)的飛躍。面向?qū)ο蠓椒ǖ漠a(chǎn)生，是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的質(zhì)的飛躍。面向?qū)ο蠓椒ǖ漠a(chǎn)生，是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的要求。面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)及多媒要求。面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)及多媒體應(yīng)用等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。體應(yīng)用等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。 2. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)OOP1.4

16、 1.4 面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?和面向?qū)ο笙到y(tǒng)的特性和面向?qū)ο笙到y(tǒng)的特性1.4.1 1.4.1 面向?qū)ο蟮幕靖拍蠲嫦驅(qū)ο蟮幕靖拍?.1.對(duì)象對(duì)象(object)(object)(1)(1)具有唯一標(biāo)識(shí)名，可以區(qū)別于其他對(duì)象。具有唯一標(biāo)識(shí)名，可以區(qū)別于其他對(duì)象。(2)(2)具有一個(gè)狀態(tài)，由與其相關(guān)聯(lián)的屬性值集合所表征。具有一個(gè)狀態(tài)，由與其相關(guān)聯(lián)的屬性值集合所表征。(3)(3)有一組操作方法即服務(wù)，每個(gè)操作決定對(duì)象的一種行為。有一組操作方法即服務(wù)，每個(gè)操作決定對(duì)象的一種行為。(4)(4)一個(gè)對(duì)象的成員仍可以是一個(gè)對(duì)象。一個(gè)對(duì)象的成員仍可以是一個(gè)對(duì)象。(5)(5)模塊獨(dú)立性模塊獨(dú)

17、立性。(6)(6)動(dòng)態(tài)連接性動(dòng)態(tài)連接性(7)(7)易維護(hù)性易維護(hù)性 從邏輯上看，一個(gè)對(duì)象是獨(dú)立存在的模從邏輯上看，一個(gè)對(duì)象是獨(dú)立存在的模塊。模塊內(nèi)部狀態(tài)不因外界的干擾而改塊。模塊內(nèi)部狀態(tài)不因外界的干擾而改變，也不會(huì)涉及到其他模塊；模塊間的變，也不會(huì)涉及到其他模塊；模塊間的依賴性極小或幾乎沒(méi)有；各模塊可獨(dú)立依賴性極小或幾乎沒(méi)有；各模塊可獨(dú)立地被系統(tǒng)所組合選用，也可被程序員重地被系統(tǒng)所組合選用，也可被程序員重用，不必?fù)?dān)心破壞其他模塊。用，不必?fù)?dān)心破壞其他模塊?？陀^世界中的對(duì)象之間是有聯(lián)系的，在客觀世界中的對(duì)象之間是有聯(lián)系的，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，通過(guò)消息機(jī)制，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，通過(guò)消息機(jī)制，把對(duì)

18、象之間動(dòng)態(tài)連接在一起，使整個(gè)機(jī)把對(duì)象之間動(dòng)態(tài)連接在一起，使整個(gè)機(jī)體運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，便稱為對(duì)象的連接性。有體運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，便稱為對(duì)象的連接性。有一組操作（服務(wù)），每一個(gè)操作決定對(duì)一組操作（服務(wù)），每一個(gè)操作決定對(duì)象的一種功能或行為。象的一種功能或行為。 在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，并不是將各個(gè)具體的對(duì)象都在面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，并不是將各個(gè)具體的對(duì)象都進(jìn)行描述，而是忽略其非本質(zhì)的特性，找出其共性，進(jìn)行描述，而是忽略其非本質(zhì)的特性，找出其共性，將對(duì)象劃分成不同的類，這一過(guò)程為抽象過(guò)程。類是將對(duì)象劃分成不同的類，這一過(guò)程為抽象過(guò)程。類是對(duì)象的抽象及描述，是具有共同屬性和操作的多個(gè)對(duì)對(duì)象的抽象及描述，是具有共同屬性和操作的多個(gè)

19、對(duì)象的相似特性的統(tǒng)一描述體。在類的描述中，每個(gè)類象的相似特性的統(tǒng)一描述體。在類的描述中，每個(gè)類要有一個(gè)名字標(biāo)識(shí)，用以表示一組對(duì)象的共同特征。要有一個(gè)名字標(biāo)識(shí)，用以表示一組對(duì)象的共同特征。類中的每個(gè)對(duì)象都是該類的實(shí)例。類提供了完整的解類中的每個(gè)對(duì)象都是該類的實(shí)例。類提供了完整的解決特定問(wèn)題的能力，因?yàn)轭惷枋隽藬?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（對(duì)象屬?zèng)Q特定問(wèn)題的能力，因?yàn)轭惷枋隽藬?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（對(duì)象屬性）、算法（服務(wù)、方法）和外部接口（消息協(xié)議），性）、算法（服務(wù)、方法）和外部接口（消息協(xié)議），是一種是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。 3. 消息消息(message) 消息是面向?qū)ο笙到y(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的通信和請(qǐng)求消

20、息是面向?qū)ο笙到y(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的通信和請(qǐng)求任務(wù)的操作，是要求某個(gè)對(duì)象執(zhí)行其中某個(gè)功能操作任務(wù)的操作，是要求某個(gè)對(duì)象執(zhí)行其中某個(gè)功能操作的規(guī)格說(shuō)明。發(fā)送消息的對(duì)象稱為發(fā)送者，接受消息的規(guī)格說(shuō)明。發(fā)送消息的對(duì)象稱為發(fā)送者，接受消息的對(duì)象稱為接收者。對(duì)象間的聯(lián)系，只能通過(guò)消息來(lái)的對(duì)象稱為接收者。對(duì)象間的聯(lián)系，只能通過(guò)消息來(lái)進(jìn)行。對(duì)象在接收到消息時(shí)才被激活。進(jìn)行。對(duì)象在接收到消息時(shí)才被激活。消息具有消息具有三個(gè)性質(zhì)三個(gè)性質(zhì)：(1) (1) 同一對(duì)象可接收不同形式的多個(gè)消息，產(chǎn)生不同一對(duì)象可接收不同形式的多個(gè)消息，產(chǎn)生不同的響應(yīng)；同的響應(yīng)；(2) (2) 相同形式的消息可以送給不同對(duì)象，所做出的相同形式的

21、消息可以送給不同對(duì)象，所做出的響應(yīng)可以是截然不同的；響應(yīng)可以是截然不同的；(3) (3) 消息的發(fā)送可以不考慮具體的接收者，對(duì)象可消息的發(fā)送可以不考慮具體的接收者，對(duì)象可以響應(yīng)消息，也可以對(duì)消息不予理會(huì)，對(duì)消息的響應(yīng)以響應(yīng)消息，也可以對(duì)消息不予理會(huì)，對(duì)消息的響應(yīng)并不是必須的。并不是必須的。 對(duì)象之間傳送的消息一般由三部分組成：對(duì)象之間傳送的消息一般由三部分組成：接受對(duì)象名、調(diào)用操作名和必要的參數(shù)。接受對(duì)象名、調(diào)用操作名和必要的參數(shù)。 在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，消息分為兩類：在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，消息分為兩類：公有消息和私有消息。假設(shè)有一批消息發(fā)向同公有消息和私有消息。假設(shè)有一批消息發(fā)向同一個(gè)對(duì)象，

22、其中一部分消息是由其他對(duì)象直接一個(gè)對(duì)象，其中一部分消息是由其他對(duì)象直接向它發(fā)送的，稱為公有（向它發(fā)送的，稱為公有（publicpublic）消息；另一）消息；另一部分消息是它向自己發(fā)送的，稱為私有部分消息是它向自己發(fā)送的，稱為私有（privateprivate）消息。）消息。 在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，要求某一對(duì)象做某一操在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，要求某一對(duì)象做某一操作時(shí)，就向?qū)ο蟀l(fā)送一個(gè)相應(yīng)的消息，當(dāng)對(duì)象接收到作時(shí)，就向?qū)ο蟀l(fā)送一個(gè)相應(yīng)的消息，當(dāng)對(duì)象接收到發(fā)向它的消息時(shí)，就調(diào)用有關(guān)的方法，執(zhí)行相應(yīng)的操發(fā)向它的消息時(shí)，就調(diào)用有關(guān)的方法，執(zhí)行相應(yīng)的操作。方法就是對(duì)象所能執(zhí)行的操作。作。方法就是對(duì)象所能執(zhí)

23、行的操作。方法的界面就是消息的模式，它給出方法的界面就是消息的模式，它給出了方法的調(diào)用協(xié)議；方法體則是實(shí)現(xiàn)某種操作的一系了方法的調(diào)用協(xié)議；方法體則是實(shí)現(xiàn)某種操作的一系列計(jì)算步驟，也就是一段程序。消息和方法的關(guān)系是：列計(jì)算步驟，也就是一段程序。消息和方法的關(guān)系是：對(duì)象根據(jù)接收到的消息，調(diào)用相應(yīng)的方法；反過(guò)來(lái)，對(duì)象根據(jù)接收到的消息，調(diào)用相應(yīng)的方法；反過(guò)來(lái)，有了方法，對(duì)象才能響應(yīng)相應(yīng)的消息。所以消息模式有了方法，對(duì)象才能響應(yīng)相應(yīng)的消息。所以消息模式與方法界面應(yīng)該是一致的。同時(shí)，只要方法界面保持與方法界面應(yīng)該是一致的。同時(shí)，只要方法界面保持不變，方法體的改動(dòng)不會(huì)影響方法的調(diào)用。在不變，方法體的改動(dòng)不會(huì)

24、影響方法的調(diào)用。在C+C+語(yǔ)言語(yǔ)言中方法是通過(guò)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱為中方法是通過(guò)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱為成員函數(shù)。成員函數(shù)。 1.4.2 1.4.2 面向?qū)ο笙到y(tǒng)的特性面向?qū)ο笙到y(tǒng)的特性（1 1） 抽象性抽象性面向?qū)ο蠊膭?lì)程序員以抽象的觀點(diǎn)看待程序，即面向?qū)ο蠊膭?lì)程序員以抽象的觀點(diǎn)看待程序，即程序是由一組對(duì)象組成的。我們可以將一組對(duì)象的共程序是由一組對(duì)象組成的。我們可以將一組對(duì)象的共同特征進(jìn)一步抽象出來(lái)，從而形成同特征進(jìn)一步抽象出來(lái)，從而形成“類類”的概念。抽的概念。抽象是一種從一般的觀點(diǎn)看待事物的方法，它要求程序象是一種從一般的觀點(diǎn)看待事物的方法，它要求程序員集中于事物的本質(zhì)特征，而不是具體細(xì)節(jié)或具體

25、實(shí)員集中于事物的本質(zhì)特征，而不是具體細(xì)節(jié)或具體實(shí)現(xiàn)。類的概念來(lái)自人們認(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)的過(guò)程?，F(xiàn)。類的概念來(lái)自人們認(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)的過(guò)程。在這一過(guò)程中，人們主要使用兩種方法：從特殊到一在這一過(guò)程中，人們主要使用兩種方法：從特殊到一般的歸納法和從一般到特殊的演繹法。在歸納的過(guò)程般的歸納法和從一般到特殊的演繹法。在歸納的過(guò)程中，我們從一個(gè)個(gè)具體的事物中把共同的特征抽取出中，我們從一個(gè)個(gè)具體的事物中把共同的特征抽取出來(lái)，形成一個(gè)一般的概念，這就是來(lái)，形成一個(gè)一般的概念，這就是“歸類歸類”；在演繹；在演繹的過(guò)程中，我們又把同類的事物，根據(jù)不同的特征分的過(guò)程中，我們又把同類的事物，根據(jù)不同的特征分成不

26、同的小類，這就是成不同的小類，這就是“分類分類”。對(duì)于一個(gè)具體的類，。對(duì)于一個(gè)具體的類，它有許多具體的個(gè)體，我們稱這些個(gè)體叫做它有許多具體的個(gè)體，我們稱這些個(gè)體叫做“對(duì)象對(duì)象”。 所謂數(shù)據(jù)封裝就是指一組數(shù)據(jù)和與這組數(shù)據(jù)有關(guān)的所謂數(shù)據(jù)封裝就是指一組數(shù)據(jù)和與這組數(shù)據(jù)有關(guān)的操作集合組裝在一起，形成一個(gè)能動(dòng)的實(shí)體，也就操作集合組裝在一起，形成一個(gè)能動(dòng)的實(shí)體，也就是對(duì)象。數(shù)據(jù)封裝就是給數(shù)據(jù)提供了與外界聯(lián)系的是對(duì)象。數(shù)據(jù)封裝就是給數(shù)據(jù)提供了與外界聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)接口，無(wú)論是誰(shuí)，只有通過(guò)這些接口，使用規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口，無(wú)論是誰(shuí)，只有通過(guò)這些接口，使用規(guī)范的方式，才能訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)封裝是軟件工范的方式，才能訪問(wèn)這些數(shù)

27、據(jù)。數(shù)據(jù)封裝是軟件工程發(fā)展的必然產(chǎn)物，使得程序員在設(shè)計(jì)程序時(shí)可以程發(fā)展的必然產(chǎn)物，使得程序員在設(shè)計(jì)程序時(shí)可以專注于自己的對(duì)象，同時(shí)也切斷了不同模塊之間數(shù)專注于自己的對(duì)象，同時(shí)也切斷了不同模塊之間數(shù)據(jù)的非法使用，減少了出錯(cuò)的可能性。據(jù)的非法使用，減少了出錯(cuò)的可能性。 從已有的對(duì)象類型出發(fā)建立一種新的對(duì)象類型，使它從已有的對(duì)象類型出發(fā)建立一種新的對(duì)象類型，使它繼承原對(duì)象的特點(diǎn)和功能，這種思想是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)繼承原對(duì)象的特點(diǎn)和功能，這種思想是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的主要貢獻(xiàn)。繼承是對(duì)許多問(wèn)題中分層特性的一方法的主要貢獻(xiàn)。繼承是對(duì)許多問(wèn)題中分層特性的一種自然描述，因而也是類的具體化和被重新利用的一種自然描述，

28、因而也是類的具體化和被重新利用的一種手段，它所表達(dá)的就是一種對(duì)象類之間的相交關(guān)系。種手段，它所表達(dá)的就是一種對(duì)象類之間的相交關(guān)系。它使得某類對(duì)象可以繼承另外一類對(duì)象的特征和能力。它使得某類對(duì)象可以繼承另外一類對(duì)象的特征和能力。繼承所具有的作用有兩個(gè)方面：一方面可以減少代碼繼承所具有的作用有兩個(gè)方面：一方面可以減少代碼冗余；另一方面可以通過(guò)協(xié)調(diào)性來(lái)減少相互之間的接冗余；另一方面可以通過(guò)協(xié)調(diào)性來(lái)減少相互之間的接口和界面?？诤徒缑?。 從繼承源上劃分從繼承源上劃分繼承可分為單繼承（單一繼承）和多繼承可分為單繼承（單一繼承）和多繼承（多重繼承）。繼承（多重繼承）。 從繼承內(nèi)容上從繼承內(nèi)容上繼承可分為取代

29、繼承、包含繼承、受限繼承可分為取代繼承、包含繼承、受限繼承、特化繼承。繼承、特化繼承。 (1) (1) 取代繼承取代繼承：例如一個(gè)徒弟從其師傅那里學(xué)到師傅：例如一個(gè)徒弟從其師傅那里學(xué)到師傅的所有技術(shù)，則在任何需要師傅的地方都可以由徒弟來(lái)的所有技術(shù)，則在任何需要師傅的地方都可以由徒弟來(lái)代替。代替。 (2) (2) 包含繼承包含繼承：例如交通工具是一類對(duì)象，汽車是一：例如交通工具是一類對(duì)象，汽車是一種特殊的交通工具。汽車具有了交通工具的所有特征，種特殊的交通工具。汽車具有了交通工具的所有特征，任何一輛汽車都是一種交通工具，這便是包含繼承，即任何一輛汽車都是一種交通工具，這便是包含繼承，即交通工具包

30、含了汽車的所有特征。交通工具包含了汽車的所有特征。 (3) (3) 受限繼承受限繼承：例如鴕鳥(niǎo)是一種特殊的鳥(niǎo)，它不能繼：例如鴕鳥(niǎo)是一種特殊的鳥(niǎo)，它不能繼承鳥(niǎo)會(huì)飛的特征。承鳥(niǎo)會(huì)飛的特征。 (4) (4) 特化繼承特化繼承：例如教師是一類特殊的人，他們比一：例如教師是一類特殊的人，他們比一般人具有更多的特有信息，這就是特化繼承。般人具有更多的特有信息，這就是特化繼承。不同的對(duì)象接收到相同的消息時(shí)產(chǎn)生多種完不同的對(duì)象接收到相同的消息時(shí)產(chǎn)生多種完全不同的行為的現(xiàn)象稱為多態(tài)性。全不同的行為的現(xiàn)象稱為多態(tài)性。C+C+語(yǔ)言支語(yǔ)言支持兩種多態(tài)性即編譯時(shí)的多態(tài)性和運(yùn)行時(shí)的多持兩種多態(tài)性即編譯時(shí)的多態(tài)性和運(yùn)行時(shí)的

31、多態(tài)性。編譯時(shí)的多態(tài)性通過(guò)重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)，而態(tài)性。編譯時(shí)的多態(tài)性通過(guò)重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)，而運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過(guò)虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。使用多態(tài)性運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過(guò)虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。使用多態(tài)性可以大大提高了我們解決復(fù)雜問(wèn)題的能力?？梢源蟠筇岣吡宋覀兘鉀Q復(fù)雜問(wèn)題的能力。 (4) C(4) C家族家族 在在1919世紀(jì)世紀(jì)8080年代，年代，C C語(yǔ)言成為一種極其流行、應(yīng)用非常廣語(yǔ)言成為一種極其流行、應(yīng)用非常廣泛的語(yǔ)言。泛的語(yǔ)言。C+C+是在是在C C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，并增加了類似語(yǔ)言的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，并增加了類似SmalltalkSmalltalk語(yǔ)言中相應(yīng)的對(duì)象機(jī)制。它將語(yǔ)言中相應(yīng)的對(duì)象機(jī)制。它將“類類”看作是用戶定看

32、作是用戶定義類型，使其擴(kuò)充比較自然。義類型，使其擴(kuò)充比較自然。C+C+以其高效的執(zhí)行效率贏得了以其高效的執(zhí)行效率贏得了廣大程序設(shè)計(jì)員的青睞是一種混合型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)廣大程序設(shè)計(jì)員的青睞是一種混合型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，由于它的出現(xiàn)，才使面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言越來(lái)越得言，由于它的出現(xiàn)，才使面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言越來(lái)越得到重視和廣泛的應(yīng)用。到重視和廣泛的應(yīng)用。 面向?qū)ο笳Z(yǔ)言可以分為兩大類，純粹的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言可以分為兩大類，純粹的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言和混合型的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。在純粹的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中，幾乎所混合型的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。在純粹的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中，幾乎所有的語(yǔ)言成分都是有的語(yǔ)言成分都是“對(duì)象對(duì)象”，這類語(yǔ)言強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)快速原型的，這類語(yǔ)言強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)快速原型的能力；而混合型的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，是在傳統(tǒng)的過(guò)程化語(yǔ)言中能力；而混合型的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，是在傳統(tǒng)的過(guò)程化語(yǔ)言中加入了各種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言機(jī)制，它所強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)行效率。加入了各種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言機(jī)制，它所強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)行效率。真正的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言提供了特定的語(yǔ)法成分來(lái)保證真正的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言提供了特定的語(yǔ)法成分來(lái)保證和支持