1 面向对象程序设计概述

面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
4.多态 4.多态（ polymorphism ）
优点： 优点： 1. 可以为具有继承关系的不同类所形成的类族 提供统一的外部接口； 提供统一的外部接口； 2. 减少记忆操作名的负担。 减少记忆操作名的负担。
对象和类的概念 对象和类的概念
1. 对象（object） 对象是软件开发所涉及的问题域中一些事物的抽 象； 对象是用来描述客观事物的一个实体， 对象是用来描述客观事物的一个实体，它是构成 系统的一个基本单位； 系统的一个基本单位； 对象由一组属性（attribute）和对这组属性进行 对象由一组属性 和对这组属性进行 操作的一组方法（method）的封装体，具有唯 的封装体， 操作的一组方法 的封装体 一的标识； 一的标识； 属 性 作 为 类 中 的 数 据 项 称 为 数 据 成 员 （ data member），表示一类对象所共有的静态特性； ） 表示一类对象所共有的静态特性； 方 法 作 为 类 中 的 操 作 称 为 成 员 函 数 （ member function），表示一类对象所共有的动态特性。 ） 表示一类对象所共有的动态特性。
对象和类的概念 对象和类的概念
消息和方法的关系 对象根据接收到的消息， 调用相应的方法； 对象根据接收到的消息 ， 调用相应的方法 ； 反过 有了方法， 对象才能响应相应的消息。 来 ， 有了方法 ， 对象才能响应相应的消息 。 所以 消息模式与方法界面应该是一致的。 同时， 消息模式与方法界面应该是一致的 。 同时 ， 只要 方法界面保持不变， 方法界面保持不变 ， 方法体的改动不会影响方法 的调用。 的调用。 C++语言中方法是通过函数来实现的 语言中方法是通过函数来实现的， 在C++语言中方法是通过函数来实现的， 称为成员 函数。 函数。
面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
2.封装 2.封装（encapsulation）
将抽象而得的性质和行为，形成一个独立的整体 象而得的性质和行为， 性质和行为 对象）； （即对象）； 封装将尽可能隐蔽对象的内部细节， 封装将尽可能隐蔽对象的内部细节，只保留有限 的对外接口，达到对数据访问的合理控制； 的对外接口，达到对数据访问的合理控制； 封装可以有效地控制一个对象内部发生变化时对 其它对象的影响； 其它对象的影响； 封装能够通过对象接口简化对象的使用； 封装能够通过对象接口简化对象的使用； 封装便于通过继承机制实现代码重用； 封装便于通过继承机制实现代码重用；
对象和类的概念 对象和类的概念
1. 对象（object）
对象与对象之间通过消息（ 对象与对象之间通过消息（message）进行相 消息 互通信，对象接收到消息后， 互通信，对象接收到消息后，启动有关方法完成 相应的方法完成各种功能， 相应的方法完成各种功能，数据本身不能被类外 的程序和过程直接存取。 的程序和过程直接存取。 使用一个对象的时候， 使用一个对象的时候，只需知道对象向外界提供 的接口形式而无需知道对象的数据结构细节和现 实操作的算法， 实操作的算法，这种机制增强了数据的安全性和 软件的可靠性； 软件的可靠性； 面向对象的程序设计的范型是 的范型是： 面向对象的程序设计的范型是： 程序＝对象＋ 程序＝对象＋消息
面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
4.多态 4.多态（ polymorphism ）
面向对象系统的多态性是指不同的对象收到相同 消息时产生多种不同的行为方式； 消息时产生多种不同的行为方式；
外部 对象 消息（请绘图） 几何图形 （绘图）
三角形 （画三角形）
矩形 （画矩形）
圆形 （画圆形）
程序＝算法＋ 程序＝算法＋数据结构
优点： 优点： 显著减少了软件开发的复杂性； 1. 显著减少了软件开发的复杂性； 提高软件的可靠性、可测试性和可维护性。 2. 提高软件的可靠性、可测试性和可维护性。 缺点： 缺点： 不适合开发比较复杂的问题、规模比较大的程序； 1. 不适合开发比较复杂的问题、规模比较大的程序； 数据和数据处理过程的分离， 2. 数据和数据处理过程的分离，造成程序的可重用性差 当数据结构改变时， （当数据结构改变时，所有相关的处理过程都要进行相 应的修改）； 应的修改）； 不适应日益广泛的图形用户界面（ 3. 不适应日益广泛的图形用户界面（Graphics User Interface，GUI）软件的开发。 ）软件的开发。
面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
4.多态 4.多态（ polymorphism ）
C++语言支持两种多态性： C++语言支持两种多态性： 语言支持两种多态性 编译时的多态性：通过重载来实现的； 1. 编译时的多态性：通过重载来实现的； 运行时的多态性： 继承中， 2. 运行时的多态性：在继承中，通过虚函数来 实现。 实现。 重载有二种： 重载有二种： 函数重载： 1. 函数重载 ： 指一个标识符可同时用于多个函数命 名 运算符重载： 2. 运算符重载：指一个运算符可同时用于多种运算
面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
封装应该具有下面的几个条件： 封装应该具有下面的几个条件： 对象具有一个清楚的边界， 1. 对象具有一个清楚的边界 ， 对象的私有数据和实 现操作的代码都被封装在内。 现操作的代码都被封装在内。 2. 具有一个描述对象与其他对象如何相互作用的接 该接口必须说明消息传递的使用方法。 口，该接口必须说明消息传递的使用方法。 对象内部的代码和数据应受到保护， 3. 对象内部的代码和数据应受到保护 ， 其他对象不 能直接修改。 能直接修改。
程序＝对象＋ 程序＝对象＋消息
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1. 抽象（abstract） 抽象是对一类事物、问题的概括， 抽象是对一类事物、问题的概括，抽出其共同性 质和行为，形成概念的过程。 质和行为，形成概念的过程。 抽象包括两个方面：数据抽象和行为抽象。 抽象包括两个方面：数据抽象和行为抽象。 数据抽象：对某类事物、 数据抽象：对某类事物、问题的属性或形态的描 述； 行为抽象：对某类事物、 行为抽象：对某类事物、问题的公共行为或功能 的描述； 的描述；
对象和类的概念 对象和类的概念
消息具有以下3个性质： 消息具有以下3个性质： 同一个对象可以接收不同形式的多个消息， 同一个对象可以接收不同形式的多个消息 ， 给出 不同的响应。 不同的响应。 相同形式的消息可以传递给不同的对象， 所给出 相同形式的消息可以传递给不同的对象 ， 的响应可以是不同的。 的响应可以是不同的。 消息的响应并不是必需的， 对象可以响应消息， 消息的响应并不是必需的 ， 对象可以响应消息 ， 也可以不响应。 也可以不响应。
面向对象程序设计 面向对象程序设计
面向对象程序设计（ 面向对象程序设计（Object-Oriented Programming， 程序设计 OOP）其设计理念是直接地以问题域（现实世界）中的事物 直接地 ）其设计理念是直接 以问题域（现实世界） 为中心来思考和认识问题。 为中心来思考和认识问题。 面向对象的程序设计是以数据为核心， 面向对象的程序设计是以数据为核心，将数据以及对这些 数据的操作以类 封装（ 数据的操作以类（class）的形式封装（encapsulation）为 ）的形式封装 ） 一个整体，以类的对象 对象( 一个整体，以类的对象(object)作为程序的基本元素，通过 )作为程序的基本元素， 向对象发送消息 消息（ ），进而由对象启动相关的方 向对象发送消息（message），进而由对象启动相关的方 ）， 法完成各种功能。同时， 法完成各种功能。同时，数据本身不能被类外的程序和过程 直接存取，这种机制增强了数据的安全性和软件的可靠性。 直接存取，这种机制增强了数据的安全性和软件的可靠性。 其范型是： 其范型是：
对象和类的概念 对象和类的概念
2. 类（class） 类是对具有相同数据结构和相同操作的一类对象 的抽象描述。 的抽象描述。 类实质上就是一种类型， 类实质上就是一种类型，但这种类型与一般类型 不同。类包括数据成员和成员函数。 不同。类包括数据成员和成员函数。 类和对象之间的关系是抽象和具体的关系。 类和对象之间的关系是抽象和具体的关系。类是 多个对象进行综合抽象的结果， 多个对象进行综合抽象的结果，一个对象是类的 一个实例。 一个实例。 在面向对象程序设计中，总是先声明类， 在面向对象程序设计中，总是先声明类，再由类 生成其对象。类是建立对象的“模板”或说明书， 生成其对象。类是建立对象的“模板”或说明书， 按照这个模板所建立的是类的实例（instance） 。
对象
的
, , 张三
体 化
对象是用来描 对象 述客观事物 的一个实体
抽 象 具
… …
李四
是 的一 对象 的
继
, ,
… …
对象和类的概念 对象和类的概念
消息（ 3. 消息（message）
消息就是通过一个对象对类的成员函数的一次调 用。 一般情况下，我们称发送消息的对象为发送者 请求者） 接收消息的对象为接收者 接收者（ （ 或 请求者 ） ， 接收消息的对象为 接收者 （ 或 目 标对象） 标对象）。 向对象发送消息的形式如下： 向对象发送消息的形式如下： 目标对象名.成员函数名 实际参数表） 成员函数名（ 目标对象名 成员函数名（实际参数表） 接收对象只有在接收到消息时， 才能被激活， 接收对象只有在接收到消息时 ， 才能被激活 ， 被 激活的对象会根据消息的要求完成相应的功能。 激活的对象会根据消息的要求完成相应的功能。
第1章 面向对象程序设计概述
华东理工大学计算机系 华东理工大学计算机系 谢晓玲
面向过程程序设计 面向过程程序设计
面向过程的程序设计（ 面向过程的程序设计（Structured Programming,SP） 的程序设计 ） 的核心是功能分解 功能分解， 的核心是功能分解，通常采用自顶向下的方法进行程序设 其范型是： 计。其范型是：
面向对象程序的特点 面向对象程序的特点 程序
3.继承 3.继承（ inheritance ）
在面向对象程序设计中， 在面向对象程序设计中，允许在已有类的基础上 通过增加新特征而派生出新的类，这称为继承 继承。 通过增加新特征而派生出新的类，这称为继承。 新类被称为已有类的子类 子类（subclass） ，又称派 又称派 新类被称为已有类的子类 生类（derived class） ，其原有的类称为父类 其原有的类称为 称为父类 生类 （super class） ，又叫基类 又叫基类 基类（base class）。 。 继承提供了创建新类的一种方法，实现代码重用. 继承提供了创建新类的一种方法，实现代码重用 继承机制符合人们对客观事物的认识和描述： 符合人们对客观事物的认识和描述 继承机制符合人们对客观事物的认识和描述： 父类更抽象、子类更具体 父类更抽象、子类更具体。 更具体