面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)-第二章

第二章面象對(duì)象的程序設(shè)計(jì)2.1、對(duì)象和類2.2、數(shù)據(jù)的抽象和封裝2.3、繼承性2.4、多態(tài)性2.1、對(duì)象和類1、為什么要引入對(duì)象和類面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法（OOP）的出發(fā)點(diǎn)是彌補(bǔ)面向過程程序設(shè)計(jì)方法中的缺點(diǎn)數(shù)據(jù)的流動(dòng)性→分離→不能直接反映客觀引入對(duì)象和類：將數(shù)據(jù)與方法緊密結(jié)合數(shù)據(jù)不能流動(dòng)直接反映客觀世界保護(hù)數(shù)據(jù)不會(huì)被外界的函數(shù)意外的改變2.1、對(duì)象和類2、對(duì)象和類的概念對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中一個(gè)實(shí)體類是對(duì)多個(gè)實(shí)體進(jìn)行綜合抽象的結(jié)果小紅小明

實(shí)例對(duì)象

學(xué)生類

類2.1、對(duì)象和類3、對(duì)象的特征對(duì)象的名字：用于區(qū)分不同的對(duì)象對(duì)象的屬性：是對(duì)實(shí)體某一方面的描述，反映了實(shí)體間的區(qū)別不同類的對(duì)象、同類的對(duì)象對(duì)象的操作：是對(duì)象能夠進(jìn)行的行為2.1、對(duì)象和類對(duì)象的例子對(duì)象名稱：小明對(duì)象屬性：學(xué)歷：大學(xué)年齡：21

專業(yè)：歷史系對(duì)象操作：上課吃飯2.1、對(duì)象和類4、對(duì)象的交互對(duì)象不是孤立的，他們之間存在著各種聯(lián)系

對(duì)象之間的相互交互是通過消息傳遞來進(jìn)行的例如銀行帳戶對(duì)象bankAccount、顧客對(duì)象：顧客對(duì)象發(fā)送一個(gè)取款的消息，要求取款：具體的做法是：

在BankAccount中定義一個(gè)公有的方法——取款來供顧客對(duì)象調(diào)用。這個(gè)取款的方法就是一個(gè)公有的消息2.1、對(duì)象和類5、對(duì)象之間的消息消息的性質(zhì)：（1）同一對(duì)象可以接受不同形式的多個(gè)消息，作出不同的響應(yīng)（2）不同對(duì)象可以接受相同的消息，所作出的響應(yīng)可以是不同的（3）消息之間的發(fā)送可以不考慮具體的接受者，對(duì)象可以響應(yīng)消息，也可以不響應(yīng)多態(tài)2.1、對(duì)象和類5、對(duì)象之間的消息消息的分類：（1）公有消息：由其他對(duì)象向自己直接發(fā)送的消息（2）私有消息：由對(duì)象自己向自己發(fā)送的消息2.2、數(shù)據(jù)的抽象和封裝1、數(shù)據(jù)的抽象抽象是對(duì)特定的實(shí)例抽取共同性形成概念的過程，它是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一種基本思想抽象是對(duì)象系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述和規(guī)范說明，它強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)中的一部分細(xì)節(jié)和特性，例如做什么；而忽略其他部分，例如如何做2.2、數(shù)據(jù)的抽象和封裝舉例：庫(kù)房管理軟件中對(duì)錄音機(jī)進(jìn)行抽象

屬性：長(zhǎng)、寬、高、生產(chǎn)廠家等

行為：放音、錄音、停止、倒帶、快進(jìn)等其它對(duì)象無(wú)需關(guān)心錄音機(jī)的放音是怎么實(shí)現(xiàn)的，這些是在類的實(shí)現(xiàn)中要考慮的。2.2、數(shù)據(jù)的抽象和封裝2、數(shù)據(jù)的封裝

就是將數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作組成一個(gè)實(shí)體，數(shù)據(jù)的表示方式和對(duì)數(shù)據(jù)的操作細(xì)節(jié)被隱藏起來，用戶通過操作接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作MakeDeposit()WithDraw()Transfer()接口顧客BalanceOwnerMakeDeposit()WithDraw()Transfer()Account()實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)(對(duì)用戶不可見)數(shù)據(jù)方法2.3、繼承性1、繼承性的概念繼承性是面向?qū)ο蟮幕咎卣鳎磉_(dá)了對(duì)象類之間一般與特殊的關(guān)系，使類之間形成層次模型基類派生類2.3、繼承性2、繼承的好處

繼承機(jī)制為程序員提供了一種組織，構(gòu)造和重用類的基本手段

繼承可以使基類的數(shù)據(jù)和操作可以被另一個(gè)類（派生類）重用，在派生類只需要描述基類中沒有的數(shù)據(jù)和操作2.3、繼承性3、繼承的分類(1)單繼承：每個(gè)派生類只直接繼承了一個(gè)基類的特征

(2)多繼承：多個(gè)基類派生出一

個(gè)派生類2.3、繼承性舉例：哺乳動(dòng)物和貓兩個(gè)對(duì)象貓屬于哺乳動(dòng)物，具有恒溫，胎生等特性貓具有與其它哺乳動(dòng)物不同的特性哺乳動(dòng)物貓繼承關(guān)系箭頭表示貓繼承了哺乳動(dòng)物所有的屬性，關(guān)系不能顛倒繼承的特點(diǎn)：

(1)派生類獲得了基類所有屬性和方法

(2)派生類還要有自己獨(dú)有的屬性或方法2.3、繼承性4、繼承與封裝的關(guān)系似乎存在矛盾：

封裝性要求外部看不到對(duì)象內(nèi)部的屬性和操作

代碼的共享似乎會(huì)暴露對(duì)象內(nèi)部的代碼實(shí)際上不矛盾：

系統(tǒng)內(nèi)部，具有繼承關(guān)系的兩個(gè)類被當(dāng)作兩個(gè)獨(dú)立封裝好的類來處理1

繼承和封裝并不矛盾，在減少編程代碼量這一點(diǎn)上是一致的22.4、多態(tài)性1、多態(tài)性的概念多態(tài)性就是特定功能有多種實(shí)現(xiàn)方法，表現(xiàn)為：(2)多態(tài)性就是不同函數(shù)使用同一個(gè)函數(shù)名，即同樣的接口實(shí)現(xiàn)不同的操作(1)多態(tài)性就是不同對(duì)象收到相同消息后，執(zhí)行不同動(dòng)作包括成員函數(shù)、外部函數(shù)2.4、多態(tài)性例子：一段繪圖功能代碼——不使用多態(tài)性

Shape類：屬性type

param

方法DrawCircle

DrawSquare

DrawMeCircle和Square類繼承Shape類：2.4、多態(tài)性目標(biāo)：無(wú)論Circle或Square類的一個(gè)對(duì)象，調(diào)用同

一個(gè)成員函數(shù)DrawMe

voidShape::DrawMe()

{

siwtch(Shape.Type){

case“Circle”shape.DrawCircle();

case“Square”shape.DrawSquare();

}}類方法//判別圖形類型，調(diào)用各自對(duì)象的DrawMe方法//如果是圓形，調(diào)用圓的方法//如果是矩形//如果是直線？問題：如果增加了一個(gè)派生類Line，需要修改成員函數(shù)DrawMe，程序不易維護(hù)case“Line”shape.DrawLine();

2.4、多態(tài)性解釋：ShapeCircleSquare其它對(duì)象發(fā)送消息函數(shù)名？只知道屬于Shape類不知道調(diào)用哪個(gè)方法

Shape類：

屬性type

方法DrawCircle

DrawSquare

所以定義DrawMeDrawMe2.4、多態(tài)性使用多態(tài)性（采用虛函數(shù)方法）：

Shape類：屬性type

方法DrawMe（虛函數(shù)）Circle類：

屬性type

方法DrawMe：實(shí)現(xiàn)畫圓：DrawCircleSquare類：屬性type

方法DrawMe：實(shí)現(xiàn)畫矩形：DrawSquare優(yōu)點(diǎn)：在執(zhí)行時(shí)，無(wú)論針對(duì)哪個(gè)類的對(duì)象，都通過調(diào)用函數(shù)DrawMe畫出其圖形，由系統(tǒng)選擇恰當(dāng)?shù)某蓡T函數(shù)來執(zhí)行

增加類時(shí)也無(wú)需修改代碼接口相同、無(wú)需修改代碼2.4、多態(tài)性2、多態(tài)性的分類（1）編譯多態(tài)性

編譯時(shí)多態(tài)是通過重載來實(shí)現(xiàn)的。編譯處理程序在編譯的時(shí)侯根據(jù)函數(shù)的參數(shù)來確定不同的同名函數(shù)（2）運(yùn)行多態(tài)性

運(yùn)行時(shí)多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，程序運(yùn)行時(shí)使用程序的那個(gè)函數(shù)版本，在運(yùn)行的時(shí)侯通過對(duì)象發(fā)送的消息來確定（剛才的例子）結(jié)論：無(wú)論哪種類型都無(wú)需程序員參與，由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)本章介紹了面向?qū)ο蟮膸讉€(gè)基本概念

面向?qū)ο笞罨A(chǔ)的概念就是對(duì)象，對(duì)象是對(duì)客觀世界中實(shí)體的認(rèn)識(shí)。

對(duì)象之間也是有聯(lián)系的。

具有相同類型屬性和操作的對(duì)象可以被抽象為類，類是對(duì)象的模板面向?qū)ο笥腥齻€(gè)特性封裝性：對(duì)象中的屬性和操作都被隱藏起來，只把接口暴露

給外界。

繼承性：對(duì)象間的一種層次關(guān)系，某個(gè)對(duì)象繼承了另一個(gè)對(duì)

象就具有了那個(gè)對(duì)象所有的屬性和方法。

多態(tài)性：同一個(gè)操作作用在不同對(duì)象的時(shí)候表現(xiàn)出的不同行

為。思考與練習(xí)題1、什么是程序設(shè)計(jì)，什么是編程語(yǔ)言，二者是什么關(guān)系？2、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思路是什么？3、什么是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)？4、為什么說