第1章 計算機、Internet和萬維網

第1章計算機、Internet和萬維網

本章主要內容

■計算機、Internet、萬維網的發(fā)展

-計算機程序設計語言的發(fā)展

?面向對象的方法

-面向對象的軟件開發(fā)

-程序的開發(fā)過程

-C++開發(fā)軟件

計算機、Internet、萬維網的發(fā)展

-計算機的主要組成

（輸入，輸出，內存，運算器，cpu,

輔助存儲）

系統(tǒng)罩元

A資料流?控制ifl虢

計算機程序設計語言的發(fā)展

■語言的用途是做為人與人溝通的橋梁，例如：

和美國人交談就要用英文溝通。同樣地，人若

要和計算機溝通的話，就必須使用計算機『懂』

的語言，這種語言稱為程序語言Programming

而一般我們用來與人溝通的語言

Language)o

則稱為自然語言(NaturalLanguage)。

-程序語言依據(jù)與自然語言的相似度又可以分為3種:

機器語言、低級語言及高級語言。其中高級語言與

人類所使用的自然語言最為相近，而機器語言則和

人類所使用的語言南轅北轍。

［計算機程序設計語言的發(fā)展

機器語言

■由計算機硬件系統(tǒng)可以識別的二進制指

令組成的語言稱為機器語言。例如：

010101000011110…機器碼（電磁信號）

010100101...機器直接運行……

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。

低級語言

■低卜皆言吾言(Low-levelLanguage)是——木重

接近梭器言吾言的表示方法，不遇郤使用

人^比較容易言削意的軍字形式來舉寸鷹一

速串的0、」幺且合。最典型的低卜皆言吾言就

是^合言吾言(AssemblyLanguage)。

低級語言

■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ADD、SUB等。例如:

movdx,ax匯編語言（字符）

addx,y由匯編器轉換成機器碼

X86機器語言X86組合語言意義

0000001111001000ADDCX,AX執(zhí)行加法

10111001001101000001

MOVCX,1234H招CX的指定為1234H

0010

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。因為它的抽象層次太低，程序員

需要考慮大量的機器細節(jié)。

fWj級語R

-匯編語言雖然比機器語言更接近于自然

語言，但匯編語言的程序設計師必須對

于執(zhí)行程序的處理器有更多的了解，并

且每個處理器的匯編語言并不相同，因

此，一種比匯編語言更接近自然語言且

不因更換機器而改變語法的程序語言也

被發(fā)展出來，此種語言就是高級語言。

高級語言

高級語言屏蔽了機器的細節(jié)，提高了語言的抽象層

次，程序中可以采用具有一定含義的數(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)系到程

序所描述的具體事物。

Fortran語言第一個計算機高級語言

由編譯器編譯成機器碼

■■■■

C語言（半）高級語言，語法簡

潔、運行效率

面向對象的語言

Simula第一個面向對象程序設計

語言

C++有C語言血源的、支持面向

對象程序設計語言

■出發(fā)點：

.更直接地描述客觀世界中存在的事物

（對象）以及它們之間的關系。

面向對象的語言

■特點：

■是高級語等。

■將客觀.而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

>I面向對象的語言

■優(yōu)點：

使程序能夠比較直接地反映問題域的

本來面目，軟件開發(fā)人員能夠利用人類認

識事物所采用的一般思維方法來進行軟件

開發(fā)。

程序設計方法的發(fā)展歷程

計算機程序

-計算機的工作是用程序來控制的

-程序是指令的集合。

■指令是計算機可以識別的命令。

程鳴需獻蠢鬻嫌

-最早的程序

?目的：用于數(shù)學計算

?主要工作：設計求解問題的過程

?缺點：對于龐大、復雜的程序難以開發(fā)和

維護

學即嬴僦Mi去

設計思路

■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。

■程序結構：

■按功能劃分為若干個基本模塊，形成一

個樹狀結構。

■各模塊間的關系盡可能簡單，功能上相

對獨立；每一模塊內部均是由順序、選

擇和循環(huán)三種基本結構組成。

■其模塊化實現(xiàn)的具體方法是使用子程序。

如骷需翱播盥睛法

■優(yōu)點：

有效地將一個較復雜的程序系統(tǒng)設計任務

分解成許多易于控制和處理的子任務，便于開

發(fā)和維護。

雪常溫皤ill法

■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。

-當數(shù)據(jù)結構改變時，所有相關的處理過程都要

進行相應的修改。

-每一種相對于老問題的新方法都要帶來額外的

開銷。

-圖形用戶界面的應用程序，很難用過程來描述

和實現(xiàn)，開發(fā)和維護也都很困難。

■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、不可分離的整體一

—對象。

-對同類型對象抽象出其共性，形成類。

■類通過一個簡單的外部接口，與外界發(fā)

生關系O

■對象與對象之間通過消息進行通信。

程序■陶烈密劈歷程

■優(yōu)點：

?程序模塊間的關系更為簡單，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)和維護都更為方便。

面向對象的基本概念

---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（比如一項計劃）。

?是構成世界的一個獨立單位，具有

■靜態(tài)特征：可以用某種數(shù)據(jù)來描述

-動態(tài)特征：對象所表現(xiàn)的行為或具有的功能

面向對馴1本概念

■面向對象方法中的對象：

-是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個實體，

它是用來構成系統(tǒng)的一個基本單位。對象

由一組屬性和一組行為構成。

■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。

面向對象的基本概念

____米

■分類——人類通常的思維方法

-分類所依據(jù)的原則——抽象

■忽略事物的非本質特征，只注意那些與

當前目標有關的本質特征，從而找出事

物的共性，把具有共同性質的事物劃分

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

人們在長期的生產和生活實踐中抽象出

的概念。

面向對象的基本概念

____米

-面向對象方法中的“類”

■具有相同屬性和服務的一組對象的集合

?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。

■類與對象的關系：

猶如模具與鑄件之間的關系，一個屬于某

類的對象稱為該類的一個實例。

面向對象的基本概念

——封裝

-把對象的屬性和服務結合成一個獨立的

系統(tǒng)單元。

■盡可能隱蔽對象的內部細節(jié)。對外形成

一個邊界（或者說一道屏障），只保留

有限的對外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。

面向對象的基本概念

----繼承

■繼承對于軟件復用有著重要意義，是面

向對象技術能夠提高軟件開發(fā)效率的重

要原因之一。

-定義：特殊類的對象擁有其一般類的全

部屬性與服務，稱作特殊類對一般類的

繼承。

■例如：將輪船作為一個一般類，客輪便

是一個特殊類。

面向對理的概念

■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其各個特殊

類中具有不同的語義。

■例如:

數(shù)的加法-＞實數(shù)的加法

-＞復數(shù)的加法

面向對象的軟件工程

-面向對象的軟件工程是面向對象方法在

軟件工程領域的全面應用。它包括：

■面向對象的分析（00A）

■面向對象的設計（00D）

■面向對象的編程（OOP）

-面向對象的測試（00T）

■面向對象的軟件維護（OOSM）

系統(tǒng)分析

■系統(tǒng)分析階段應該扼要精確地抽象出

系統(tǒng)必須做什么，但是不關心如何去

實現(xiàn)。

■面向對象的系統(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,

對單個事物及事物之間的關系，都保

留他們的原貌，不做轉換，也不打破

原有界限而重新組合，因此能夠很好

地映射客觀事物。

設計

-針對系統(tǒng)的一個具體實現(xiàn)運用面向對象

的方法。其中包括兩方面的工作：

■把面向對象的分析模型直接搬到面向對象的

設計，作為面向對象的設計的一部分

?針對具體實現(xiàn)中的人機界面、數(shù)據(jù)存儲、任

務管理等因素補充一些與實現(xiàn)有關的部分。

編程

面向對象的編程工作就是用一種面向

對象的編程語言把面向對象的設計模型中

的每個成分書寫出來，是面向對象的軟件

開發(fā)最終落實的重要階段。

測試

■測試的任務是發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤。

-在面向對象的軟件測試中繼續(xù)運用面向

對象的概念與原則來組織測試，以對象

的類作為基本測試單位，可以更準確地

發(fā)現(xiàn)程序錯誤并提高測試效率。

維護

將軟件交付使用后，工作并沒有完結,

還要根據(jù)軟件的運行情況和用戶的需求，

不斷改進系統(tǒng)。

使用面向對象的方法開發(fā)的軟件，其

程序與問題域是一致的，因此，在維護階

段運用面向對象的方法可以大大提高軟件

維護的效率。

程序的開發(fā)過程

----基本術語

-源程序：

-用源語言寫的，有待翻譯的程序

■目標程序：

?也稱為〃結果程序〃，是源程序通過翻譯程序

加工以后所生成的程序。

-翻譯程序：

?是指一個把源程序翻譯成等價的目標程序的

程序。

基本術語

——三種不同類型的翻譯程序

-匯編程序：

其任務是把用匯編語言寫成的源程序，翻譯

成機器語言形式的目標程序。

■編譯程序：

若源程序是用高級程序設計語言所寫，經翻

譯程序加工生成目標程序，那么，該翻譯程

序就稱為〃編譯程序〃。

基本術語

——三種不同類型的翻譯程序

■解釋程序：

這也是一種翻譯程序，同樣是將高級語言源

程序翻譯成機器指令。它與編譯程序不同點

就在于：它是邊翻譯邊執(zhí)行的，即輸入一句、

翻譯一句、執(zhí)行一句，直至將整個源程序

翻譯并執(zhí)行完畢。

程序的開發(fā)過程

■編輯

■將源程序輸入到計算機中，生成后綴

為.cpp、CXX>CC或者C的磁盤文件。

■預處理和編譯

■將程序的源代碼轉換為機器語言代碼。

■連接

■將一個或多個源程序文件以及庫中的某

些文件連在一起，生成一個后綴為.exe

的可執(zhí)行文件。

■載入、運行調試

源程序

f.cpp

目標程序

'fobj7

，庫文小

和其他目

'標程序7

C與C++的關系

■c語言與C++語言有著奧妙的關系

-有人說，C++是C語言的延伸

-也有人說，C++是一種全新的語言。

.這兩種說法都算正確，因為C++是使用基