• C++面向对象程序设计之类和对象的特性


    类和对象的属性

    注意:本文为书籍摘要版,适合有一定程序基础的人阅读。

    2.1 面向对象程序设计方法概述

    2.1.1 什么是面向对象的程序设计

    1.对象

    客观世界中的任何一个事物都可以看成一个对象。

    如果我们把一个班级作为一个对象时有两个要素:一个是班级的静态特征,如班级学生的身高体重(可认为不变)等不变的特征,我们称为“属性”(即数据);二是班级的动态特征,如学生吃饭,上课,睡觉等,我们称为“行为”。如果想要在外部控制班级学生的动作的话,可以从外界给班级发一个信号,比如打铃就是告诉学生该上课了,这个消息我们称它为“消息”(即调用函数,发消息)。

    任何一个对象都应当具有属性和行为这两个要素。对象应能根据外界给的消息进行相应的操作。一个对象一般是由一组属性和一组行为构成的。

    在C++中,每个对象都是由数据和函数(即操作代码)这两部分组成的。数据体现了前面提到的“属性”,如一个三角形对象,它的3个边长就是它的属性。函数是用来对数据进行操作的,以便实现某些功能,例如通过边长计算三角形的函数。

    2.封装与信息隐蔽

    可以对一个对象进行封装处理,把它的一部分属性和功能对外界屏蔽,也就是说从外界是看不到的,甚至是不可知的。比如我们只需要知道DVD机的几个使用按钮(接口)的作用,然后直接使用即可,而无需知道它的内层构造。在设计一个对象时,要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”,所谓“封装”,指两个方面的含义:一是将有关的数据和操作代码封装在一个对象中,形成一个基本单位,各个对象之间相对独立,互不干扰;二是将对象中的某些部分对外隐蔽,即隐蔽其内部细节,只留下少数接口以便与外部联系,接收外部的消息。

    3.抽象

    抽象的作用是表示同一类事物的本质。

    类是对象的抽象,而对象则是类的特例,或者说是类的具体表现形式。我们可以理解为,猫有很多种,有白猫黑猫小花猫,它们同属于猫类,“猫”就是类,而白猫黑猫等就是猫类的对象,的具体化。或者我们可以说,白猫就是一个白猫类,它们共同具有毛色为白色,会喵喵叫等属性;而假如有一只白猫叫做小白,那么小白就是白猫类的实例化对象,它继承自白猫类;而白猫类则继承自猫类,小白和白猫类都是猫类的子类或派生类

    4.继承与重用

    继承可以阅读如上所述的猫类描述。

    白猫具有喵喵叫,会抓老鼠,皮毛为白色,同理,黑猫则具有喵喵叫,会抓老鼠,皮毛为黑色的特征;这时我们为了简便,可以将具有喵喵叫,会抓老鼠等特征提取出来,并把它描述为猫类。而白猫类继承自猫类 即 直接用猫类实例化一个对象为白猫类,再加上自己所具有的白色皮毛;将黑猫类继承自猫类,再加上自己所具有的黑色皮毛;这样将某部分共性特征提取出来定义为一个类,再采用继承的方式创建新的一个类,就可以大大节省变成工作量了,这就是常说的软件重用

    5.多态性

    在C++中,所谓多态性是指: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。多态性是面向对象程序设计的一个重要特征,能增加程序的灵活性。

    2.1.2 面向对象程序设计的特点

    程序设计者的任务包括两个部分:一是设计所需的各种类和对象,即决定把哪些数据和操作封装在一起;二是考虑怎样向有关对象发送消息,以完成所需的任务。

    2.1.3 类和对象的作用

    类是所有面向对象的语言的共同特征。

    C++支持面向过程的程序设计,也支持基于对象和面向过程的程序设计。基于对象就是基于类

    在实际中,一组数据与一组操作相对应的。因此人们设想把相关的数据和操作放在一起,形成一个整体,与外界相对分隔。这就是面向对象的程序设计中的对象。

    面向过程:程序 = 算法 + 数据结构

    面向对象:程序 = 对象s + 消息 或 {对象 = 算法+数据结构,程序 = (对象+对象+...)+消息}

    对象s表示多个对象;消息的作用就是对对象的控制。程序设计的关键是设计好每一个对象,以及确定向这些对象发出的命令,使各对象完成相应的操作。

    2.1.4 面向对象的软件开发

    全是概念化的东西,故简述。

    1.面向对象分析(object oriented analysis, OOA)

    2.面向对象设计(object oriented design, OOD)

    3.面向对象编程(object oriented programming, OOP)

    4.面向对象测试(object oriented test, OOT)

    5.面向对象维护(object oriented soft maintenance, OOSM)

    2.2 类的声明和对象的定义

    2.2.1 类和对象的关系

    在C++中,对象的类型称为类,类代表某一批对象的共性和特征。类是对象的抽象,而对象是类的具体实例。 

    2.2.2 声明类的类型

    在C++中声明一个类的类型的方法和声明一个结构体类型是相似的。

    声明一个结构体类型的方法:

    struct Student            //声明了一个名为Student的结构体类型
    {
    int num;
    char name[20];
    char sex;
    };
    Student stud1,stud2;        //定义了两个结构体变量stud1 和 stud2

    上面声明了一个名为Student的结构体类型并义了两个结构体变量stud1 和 stud2。可以看到它只包括数据(变量),没有包括操作。

    声明一个类:

    class Student            //以class开头,类名为Student
    {
    int num;
    char name[20];
    char sex;          //以上三行是数据成员          
    void display()       //这是成员函数  
        {
            cout<<"num:"<<num<<endl;
            cout<<"name:"<<name<<endl;
            cout<<"sex:"<<sex<<endl;        //以上三行是函数中的操作语句
    }
    };
    Student stud1,stud2;           //定义了两个Student类的对象stud1 和 stud2

    第一行(class Student)是类头,由关键字class与类名Student组成,class是声明类时必须使用的关键字。第二行的右花括号是类体,类体是用一对花括号包起来的。类的声明以分号结束。

    2.3 类的成员函数

    2.4 对象成员的引用

    2.5 类和对象的简单应用举例

    2.6 类的封装性和信息隐蔽

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