.. _ch8-8-1: 8.1 面向对象程序设计方法概述 (属于概念性的，可以跳过，不懂概念的看看就行了) =============================================================================== **重点记住** ----------------- **c++三个特点：封装，继承和多态性** (要是问三个就回答这个) **面向对象的四个特点：抽象，封装，继承和多态性** (要是问四个个就回答这个) **类是实现面向对象程序设计的基础，c++对C重要改进是增加了“类“。类是C++的灵魂，不掌握类就不掌握C++** C++支持**面向过程**, **基于对象** ，**面向对象** 三种程序设计方法。如果问的是两个，就是**面向过程**和**面向对象** 。 **面向过程** **程序 = 算法 + 数据结构** **基于对象和面向对象** | **对象 = 算法 + 数据结构** | **程序 = 很多个对象 + 消息** (消息可以理解为让对象做出行为的命令) | **对象两个要素：属性和行为** | **对象由数据和函数(即操作代码)组成** 数据体现了属性这个要素，用函数来定义行为这个要素，通过调用函数名来让对象做出行为。 | **封装，把对象的内部实现和外部行为分隔开来，** | **面向对象程序设计方法的一个重要特点就是 封装性**。封装性，指两方面含义, **1)将有关的数据和操作代码(函数)封装在一个对象中，形成一个基本单位，各个对对象之间相互独立，互不干扰；2)将对象中某些部分对外隐蔽，即隐藏部分细节(如下面例子的狗是怎么叫的)，只留下函数名(吠叫)做接口，外部就可以通过函数名来调用这些函数来实现某些行为(如使用吠叫()函数来让狗叫)** | **抽象的作用是表示同一类事物的本质** | **类是对象的抽象，对象是类的特例，或者说是类的具体表现形式** **继承性(Inheritance)是指，在某种情况下，一个类会有“子类”。子类比原本的类(称为父类)要更加具体化，例如，“狗”这个类可能会有它的子类“牧羊犬”和“吉娃娃犬”。在这种情况下，“莱丝”可能就是牧羊犬的一个实例。子类会继承父类的属性和行为，并且也可包含它们自己的。我们假设“狗”这个类有一个方法叫做“吠叫()”和一个属性叫做“毛皮颜色”。它的子类(前例中的牧羊犬和吉娃娃犬)会继承这些成员。这意味着程序员只需要将相同的代码写一次。详细看下面介绍** **多态(Polymorphism)是指由继承而产生的相关的不同的类，其对象对同一消息会做出不同的响应。** 以下来自 `维基百科 `_ 类 ------ 类(Class)定义了一件事物的 **抽象特点**。通常来说，类定义了事物的 **属性** 和它可以做到的(它的 **行为**)。举例来说，“狗”这个类会包含狗的一切基础特征，例如它的孕育、毛皮颜色和吠叫的能力。**类可以为程序提供模版和结构**。一个类的 **方法** 和 **属性** 被称为 **“成员”**。 我们来看一段伪代码，旁边是C++的语法形式：:: 类 狗 class Dog 开始 { 公有成员: public: 吠叫(): 吠叫(); 私有成员: private: 孕育: 孕育; 毛皮颜色: 毛皮颜色; 结束 }; 在这串代码中，我们声明了一个类，这个类具有一些狗的基本特征。 对象 ------- 对象(Object)是类的实例。例如，“狗”这个类列举狗的特点，从而使这个类定义了世界上所有的狗。而莱丝这个 **对象** 则是一条 **具体** 的狗，它的属性也是 **具体** 的。狗有皮毛颜色，而莱丝的皮毛颜色是棕白色的。因此，莱丝就是狗这个 **类的一个实例**。一个 **具体对象属性的值被称作它的“状态”** 。(系统给对象分配内存空间，而不会给类分配内存空间，这很好理解，类是抽象的系统不可能给抽象的东西分配空间，对象是具体的) 假设我们已经在上面定义了狗这个类，我们就可以用这个类来定义对象：:: int main() { 定义莱丝是狗 Dog 莱丝； 莱丝.毛皮颜色:=棕白色 莱丝.毛皮颜色； //注意符号“.” ,不要少了 莱丝.吠叫() 莱丝.吠叫(); //注意符号“.” ,不要少了 } **书上内容：** 作为 **对象** 时要有两个要素：1 **属性** (毛皮颜色) 和 **行为** (吠叫) 。 每个对象都是由 **数据** (毛皮颜色)和 **函数** (吠叫(),即操作代码) 这两个部分组成的。 **数据** 体现了前面提到的 **“属性”**, **函数** 是用来对 **数据** 进行操作的，以便实现某些功能(如吠叫 **行为** )。在程序设计中称为方法。 方法 --------- 方法(Method，可看成能力)是定义一个类可以做的，但不一定会去做的事。作为一条狗，莱丝是会叫的，因此“吠叫()”就是它的一个方法。与此同时，它可能还会有其它方法，例如“坐下()”，或者“吃()”。 对一个具体对象的方法进行调用并不影响其它对象，正如所有的狗都会叫，但是你让一条狗叫不代表所有的狗都叫。 如下例：:: int main() { 定义莱丝是狗 Dog 莱丝; 定义泰尔是狗 Dog 泰尔; 莱丝.吠叫() 莱丝.吠叫(); return 0; } 泰尔会叫—,但没有吠叫，因为这里的吠叫只是对对象“莱丝”进行的, 换句话说你没有让泰尔，所以泰尔不会吠叫。 消息 -------- 一个对象通过接受消息、处理消息、传出消息或使用其他类的方法来实现一定功能，这叫做消息传递机制(Message Passing)。 **书上内容：** 为了让莱丝吠叫，你必须对莱丝下达命令，这个命令就叫消息。调用对象(莱丝)中的函数(如 吠叫() )，就是向该对象(莱丝)传送一个消息，要求该对象(莱丝)实现某个行为(吠叫)。 继承 ------- 继承性(Inheritance)是指，在某种情况下，一个类会有“子类”。子类比原本的类(称为父类)要更加具体化，例如，“狗”这个类可能会有它的子类“牧羊犬”和“吉娃娃犬”。在这种情况下，“莱丝”可能就是牧羊犬的一个实例。子类会继承父类的属性和行为，并且也可包含它们自己的。我们假设“狗”这个类有一个方法叫做“吠叫()”和一个属性叫做“毛皮颜色”。它的子类(前例中的牧羊犬和吉娃娃犬)会继承这些成员。这意味着程序员只需要将相同的代码写一次。 在伪代码中我们可以这样写：:: 类牧羊犬:继承狗 class 牧羊犬: public Dog { 定义莱丝是牧羊犬 牧羊犬 莱丝; }; int main() { 莱丝.吠叫() /* 注意这里调用的是狗这个类的吠叫方法。 */ 莱丝.吠叫(); return 0; } 回到前面的例子，“牧羊犬”这个类可以继承“毛皮颜色”这个属性，并指定其为棕白色。而“吉娃娃犬”则可以继承“吠叫()”这个方法，并指定它的音调高于平常。子类也可以加入新的成员，例如，“吉娃娃犬”这个类可以加入一个方法叫做“颤抖()”。设若用“牧羊犬”这个类定义了一个实例“莱丝”，那么莱丝就不会颤抖，因为这个方法是属于吉娃娃犬的，而非牧羊犬。事实上，我们可以把继承理解为“是”。例如，莱丝“是”牧羊犬，牧羊犬“是”狗。因此，莱丝既得到了牧羊犬的属性，又继承了狗的属性。 我们来看伪代码：:: 类吉娃娃犬:继承狗 class 吉娃娃犬: public Dog 开始 { 公有成员: public: 颤抖() 颤抖() 结束 }; 类牧羊犬:继承狗 class 牧羊犬: public Dog { }; int main() { 定义莱丝是牧羊犬 牧羊犬 莱丝; 莱丝.颤抖() /* 错误：颤抖是吉娃娃犬的成员方法。 */ 莱丝.颤抖(); return 0; } 当一个类从多个父类继承时，我们称之为“多重继承”(书本373页)。多重继承并不总是被支持的，因为它很难理解，又很难被好好使用。 封装性 --------- 具备封装性(Encapsulation)的面向对象程序设计 **隐藏了某一方法的具体执行步骤** ，取而代之的是通过 **消息传递机制传送消息给它** (也就是调用函数)。因此，举例来说，“狗”这个类有“吠叫()”的方法，这一方法定义了狗具体该通过什么方法吠叫。但是，莱丝的朋友蒂米并不需要知道它到底如何吠叫。 也就是说，**把对象的内部实现和外部的行为分隔开来** 从实例来看：:: /* 一个面向过程的程序会这样写： */ 定义莱丝 /*这是内部实现，定义了狗具体是怎么吠叫的，但是外部不需要知道*/ 莱丝.设置音调(5) 莱丝.吸气() 莱丝.吐气() /* 而当狗的吠叫被封装到类中，任何人都可以简单地使用： */ 定义莱丝是狗 /* 外部只需要使用 吠叫() 这个函数，让狗叫就好了，至于怎么叫的就不需要知道了*/ 莱丝.吠叫() 封装是通过限制只有特定类的实例可以访问这一特定类的成员，而它们通常利用接口实现消息的传入传出。举个例子，接口能确保幼犬这一特征只能被赋予狗这一类。通常来说，成员会依它们的访问权限被分为3种：公有成员、私有成员以及保护成员。 **书上内容：** **面向对象程序设计方法的一个重要特点就是 封装性**。封装性，指两方面含义, **1)将有关的数据和操作代码(函数)封装在一个对象中，形成一个基本单位，各个对对象之间相互独立，互不干扰；2)将对象中某些部分对外隐蔽，即隐藏部分细节(如上例的狗是怎么叫的)，只留下函数名(吠叫)做接口，外部就可以通过函数名来调用这些函数来实现某些行为(如使用吠叫()函数来让狗叫)** 多态 ------- 多态(Polymorphism)是指由继承而产生的相关的不同的类，其对象对同一消息会做出不同的响应。举例来说，狗和鸡都有“叫()”这一方法，但是调用狗的“叫()”，狗会吠叫；调用鸡的“叫()”，鸡则会啼叫。 我们将它体现在伪代码上：:: 类狗 class Dog 开始 { 公有成员: public: 叫() 叫() 开始 { 吠叫() 吠叫() 结束 } 结束 } 类鸡 class 鸡 开始 { 公有成员: public: 叫() 叫() 开始 { 啼叫() 啼叫() 结束 } 结束 } int main() { 定义莱丝是狗 Dog 莱丝; 定义鲁斯特是鸡 鸡 鲁斯特; 莱丝.叫() 莱丝.叫(); 鲁斯特.叫() 鲁斯特.叫(); return 0; } 这样，同样是叫(也就是使用 叫() 这个函数)，莱丝和鲁斯特做出的反应将大不相同。多态性的概念可以用在运算符重载上。 抽象性 --------- 抽象(Abstraction)是简化复杂的现实问题的途径，它可以为具体问题找到最恰当的类定义，并且可以在最恰当的继承级别解释问题。举例说明，莱丝在大多数时候都被当作一条狗，但是如果想要让它做牧羊犬做的事，你完全可以调用牧羊犬的方法。如果狗这个类还有动物的父类，那么你完全可以视莱丝为一个动物。 **书上内容：** 抽象的作用是表示同一类事物的本质。 **类是对象的抽象，对象是类的特例，或者说是类的具体表现形式。**