面向对象的基本概念
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多态性机制不仅增加了面向对象软件系统的灵 活性，进一步减少了数据冗余，而且显著提高了软 件的可重用性和可扩充性。
9、重载（OverLoading） 1）函数重载：是指同一作用域内若干个参数 特征不同的函数可以使用相同的函数名字； 2）运算符重载：是指同一个运算符可以施加 于不同类型的操作数上面。
在C++语言中，函数重载是通过静态联编实 现的，编译时根据函数变元的个数和类型，决定到 底使用函数的哪个实现代码；运算符重载也是编译 时根据操作数的类型，决定使用该运算符的哪种语 义。
2）把所有对象都划分成各种对象类（类 CLASS），每个对象类都定义了一组数据和一组方法。 3）按照子类（派生类）和父类（基类）的继承 关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统（类 等级）。 4）对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。 OO=Objects+Classes+Inheritance+Communication with message 面向对象=对象+类+继承+传递消息 如果仅使用对象和消息的方法 ------称为基于对象的方法； 如果进一步要求把所有端详划分为类 ------称为基于类的方法； 只有同时使用对象，类，继承，消息的方法 ------真正面向对象的方法。
第4章
面向对象的基本概念
第一节
面向对象技术的基本概念
一、传统方法学的缺点
存在的问题：1、生产率提高的幅度远不能满足需要 2、软件重用程度很低 3、软件仍然很难维护 4、软件往往不能真正满足用户需要 出现问题的原因：(最根本的原因有两个) 1、僵化的瀑布模型 1）某些类型的系统需求是模糊的 2）项目参与者之间存在通讯鸿沟 3）预先定义的需求可能是过时的 2、结构化技术的缺点 1）系统结构不稳定； 2）系统较难修改和扩充； 3）软件的可重用性较差。
7、继承（Inheritance）
广义地说，继承是指能够直接获得已有的性质 和特征，而不必重复定义它们。在面向对象的软件技 术中，继承是子类自动地共享基类中定义的数据和方 法的机制。
图4.3 实现继承机制的原理
父类
类A A的操作
A的实例a1 类A
A的变量
类B：A的子类 . 从A继承特性 B的操作
2 面向对象方法学的主要优点
1）与人类习惯的思维方式一致 传统的程序设计技术是面向过程的设计方法， 以算法为核心，把数据和过程作为相互独立的部分， 数据代表问题空间中的客体，程序代码则用于处理 这些数据。 把数据和代码作为分离的实体，是计算机的 特点。但总存在“使用错误的数据调用正确的程序 模块，或使用正确的数据调用了错误的程序模块” 的危险。 传统的程序设计技术忽略了数据和操作之间 的内在联系，设计的软件系统其解空间和问题空间 并不一致，难于理解。
3、对象的特点 1）以数据为中心
Байду номын сангаас
2）对象是主动的
3）实现了数据封装 4）本质上具有并行性 5）模块独立性好
（二）
其他概念
1、类（Class）
类是对具有相同数据和相同操作的一组相似 对象的定义，类是对具有相同属性和行为的一个或 多个对象的描述（抽象）。
例如：在屏幕上不同位置用不同颜色不同半 径画三个圆，是三个不同的对象，但他们有相同的 数据（圆心坐标，半径，颜色）和相同的操作（显 示自己，放大缩小半径，在屏幕上移动位置等）， 因此它们是同一类事物，可用“Circle类”来定义。
二、软件工程的新途径
1、区分两类不同的软件系统 一类系统的需求比较稳定，而且能够预先指定， 称为预先指定的系统；如：计算机控制系统，卫 星图象处理系统，空中交通管理系统，火箭发射 跟踪控制系统；操作系统，编译系统，数据库管 理系统等； 一类系统的需求是模糊的或随时间变化的，通 常在系统安装运行之后，还会由用户驱动对需求 进行动态修改，称为用户驱动系统；如：商业或 行政数据处理系统，决策支持系统等。
第二节
面向对象的基本概念
1、面向对象方法简介 出发点和基本原则：尽可能模拟人类习惯的思 维方式，使开发软件的方法和过程尽可能接近人类认 识世界解决问题的方法和过程。即使描述问题的问题 空间（问题域）与实现解法的解空间（求解域）在结 构上尽可能一致。 概括的说，面向对象方法有下述4个要点： 1）认为客观世界是由各种对象组成的，任何事 物都是对象，复杂的对象可以由比较简单的对象以某 种方式组合而成。
A的实例变量
B的实例b1 类B
父类 的实 例
继承来的A的实例变量
子类
B的变量
B的实例变量
子类的实例 继承具有传递性，如果类C继承类B，类 B继承类A，则类C继承类A。
8、多态性（Polymorphism）
来自于希腊语，意思是“有许多特性”。
多态性是指子类对象可以象父类对象那样使用， 同样的消息可以发送给父类对象也可以发送给子类 对象。在类的不同层次中可以共享（公用）一个行 为（方法）的名字，然而不同层次中的每个类却各 自按自己的需要来实现这个行为。
对象：李伟 状态：李伟 25 计算机 讲师 1000 数 据 值 执行 的操 作
操作：调工资 评职称 受聘 方法：调工资 （计算公式） 评职称 （步骤，条件）
行为：调工资 抽象 评职称 受聘 方法名（参数） 方 法 体
人事处向对象发消息
李伟.调工资(…)
对象、类和消息传递
6、封装（Encapsulation） 面向对象的程序中把数据和实现操作的代码集 中起来放在对象内部。 使用一个对象的时候，只需知道它向外界提供 的接口形式，而无需知道它的数据结构细节和实现操 作的算法。 具有封装性的条件： （1）有一个清晰的边界； （2）有明确的接口； （3）受保护的内部实现。
4、方法（Method）
方法就是对象所能执行的操作，也就是类中 定义的服务。方法描述了对象执行操作的算法，响 应消息的方法。（在C++中，把方法称为成员函数） 例如：为了Circle类的对象能够响应让它在 屏幕上显示自己的消息Show（Green），在Circle类 必须给出成员函数Show（int color）的定义，（也 就是要给出这个成员函数的实现代码）。
1、对象的形象表示 一个对象如同一台录音机，当在软件中使用一 个对象的时候，只能通过对象与外界的界面来操作 它。实现对象操作的代码和数据是隐藏在对象内部 的，一个对象好象是一个黑盒子。 使用对象时只需知道它向外界提供的接口形式 而无须知道内部的具体算法，不仅使对象变得非常 简单、方便，而且具有很高的安全性和可靠性。
二、基本概念
（一） 对象
在应用领域中有意义的、与所要解决的问题 有关系的任何事物都可以作为对象，可以是具体的 物理实体的抽象，也可是人为的概念，或是任何有 明确边界和意义的东西。如：一名职工，一家公司， 一个窗口，一座图书馆，一本图书，贷款和借款等。
面向对象方法学中的对象是由描述该对象属 性的数据以及可以对这些数据施加的所有操作封装 在一起构成的统一体。对象可以做的操作表示对象 的动态行为，OOD中称为对象的服务或方法。
5、属性（Attribute） 属性，就是类中所定义的数据，它是对客观世 界中的实体所具有的性质的抽象。类的每个实例都有 自己特有的属性值。 例如：Circle类中定义的代表圆心坐标、半径、 颜色等的数据成员，就是圆的属性。
抽象
类：教师 属性：姓名 年龄 单位 职称 工资 数 据 结 构
实例 抽象 实例
面向对象的软件技术以对象为核心，软件系统 由对象组成。对象是对现实世界实体的正确抽象， 它由描述内部状态表示静态属性的数据，以及可以 对这些数据施加的操作（对象的动态行为），封装 在一起所构成的统一体。
面向对象的软件技术的基本原理，使用现实世 界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题。强 调模拟现实世界中的概念而不强调算法，鼓励开发 者在软件开发的绝大部分过程中都用应用领域的概 念去思考。
2、快速原型法简介 快速原型法的核心是：用交互的快速建立起来 的原型取代了形式的、僵化的大部头的规格说明， 用户通过在计算机上运行和试用原形系统而向开发 者提供真实的反馈意见。
原型法的基本思想是：首先建立一个用户主要 需求的原型系统，让用户在计算机上运行、试用这 个原型系统，通过实践、了解未来的系统概貌…最 终建立起完全符合用户需要的新系统。瀑布模型： 用户和分析员反复讨论，“纸上谈兵”； 原型系统：用户在计算机上运行、试用， “真枪实弹”；“试用----反馈----修改”的多次反 复。
4）较易开发大型软件产品 开发大型软件系统时，开发人员的组织方法不 当是出现问题的主要原因。面向对象范型开发软件 时，可以把一个大型软件产品看作一系列本质上相 互独立的小产品来处理。一方面降低了技术难度， 另一方面改善了管理工作。 5）可维护性好； 面向对象的软件稳定性好 面向对象的软件比较容易修改 面向对象的软件比较容易理解 面向对象的软件易于测试和调试
2、实例（Instance） 实例就是由某个特定的类所描述的一个具体 的对象。 类在现实世界中并不能真正存在。如：在地 球上并没有抽象的“中国人”，只有一个个具体 的中国人（张三、李四）。同样也没有抽象的 “圆”，只有一个个具体的圆（圆心在（100，200） 半径为50的红色显示的圆，圆心在（200，300） 半径为30的兰色显示的圆）。 实际上，类是建立对象的“样板”，按照这 个样板所建立的一个具体的对象，就是类的实际 例子，通常称为实例。
传统的软件开发过程可以用“瀑布”模型来描 述，强调“自顶向下”按部就班地完成软件开发工作。
面向对象方法学的出发点和基本原则就是分析、 设计、实现一个软件系统的方法和过程，尽可能接近 人们认识世界解决问题的方法和过程。也就是使描述 问题的问题空间和描述解法的解空间在结构上尽可能 一致。
2）稳定性好； 传统的程序设计技术以算法为核心，开发过程基 于功能分析和功能分解。 面向对象的软件技术以对象为核心，基于构造问 题领域的对象模型。当系统的功能需求变化时并不会 引起软件结构的整体变化，仅需要做一些局部修改。 3）可重用性好； 用已有零部件装配新的产品是典型的重用技术。 传统方法学中内聚性好的模块独立性高，但数据 和程序彼此独立，实际上重用性差。 面向对象的软件技术中的对象具有很强的自含 性，对象所固有的封装性和信息隐藏机理，使得对象 的内部实现和外界隔离，具有较强的独立性。
操作1 界 面 操作2 操作3
状态 S
操作1、2、3的实现 图4.1对象的形象表示
2、对象的定义 定义1 (从面向对象程序设计角度看待对象) 对象是具有相同状态的一组操作的集合。 定义2：(从信息模拟角度看待对象) 对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象 反映了系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能 力。（对象是对属性值和操作的封装）。 定义3： (形式化的定义) 对象::=<ID，MS，DS，MI> ID--对象的标识或名字 MS--对象中的操作集合 DS--对象的数据结构MI--对象受理的消息名集 合（对外接口）
3、消息（Message） 消息，就是要求某个对象执行在定义它的那个 类中所定义的某个操作的规格说明。 通常一个消息由下述三部分组成： 接受消息的对象； 消息选择符（消息名）； 零个或多个变元； 例如：MyCircle是一个半径4，圆心位于（100， 200）的Circle类的对象，也就是Circle类的一个实例。 当要求它以绿色显示时，在C++中应发出以下 消息：MyCircle.Show（Green）； 其中:MyCircle是接受消息的对象的名字； Show是消息选择符（消息名）； Green是消息的变元； 当MyCircle接受到这个消息后，将执行在Circle 类中定义的Show操作。
3、用原型法开发软件的过程 1）抛弃原型法 目的：评价目标系统的某个特性，以便更准确 的确定需求，更严格的验证设计方案。使用完后将 原型系统抛弃掉，然后重建正式的目标系统。 2）演化原型法
基本做法：经过初步调研和分析获知用户的基 本需求之后，就利用适当的软件工具快速的实现一 个原型系统 ，作为沟通各方的基础和用户实践的场 所，开发人员根据用户试用后的意见，对原型进行 修改和扩充，然后再次交给用户试用，并根据试用 后提出的意见，再次对原型进行修改和扩充，经过 多次迭代直到用户感到完全满意为止。
9、重载（OverLoading） 1）函数重载：是指同一作用域内若干个参数 特征不同的函数可以使用相同的函数名字； 2）运算符重载：是指同一个运算符可以施加 于不同类型的操作数上面。
在C++语言中，函数重载是通过静态联编实 现的，编译时根据函数变元的个数和类型，决定到 底使用函数的哪个实现代码；运算符重载也是编译 时根据操作数的类型，决定使用该运算符的哪种语 义。
2）把所有对象都划分成各种对象类（类 CLASS），每个对象类都定义了一组数据和一组方法。 3）按照子类（派生类）和父类（基类）的继承 关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统（类 等级）。 4）对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。 OO=Objects+Classes+Inheritance+Communication with message 面向对象=对象+类+继承+传递消息 如果仅使用对象和消息的方法 ------称为基于对象的方法； 如果进一步要求把所有端详划分为类 ------称为基于类的方法； 只有同时使用对象，类，继承，消息的方法 ------真正面向对象的方法。
第4章
面向对象的基本概念
第一节
面向对象技术的基本概念
一、传统方法学的缺点
存在的问题：1、生产率提高的幅度远不能满足需要 2、软件重用程度很低 3、软件仍然很难维护 4、软件往往不能真正满足用户需要 出现问题的原因：(最根本的原因有两个) 1、僵化的瀑布模型 1）某些类型的系统需求是模糊的 2）项目参与者之间存在通讯鸿沟 3）预先定义的需求可能是过时的 2、结构化技术的缺点 1）系统结构不稳定； 2）系统较难修改和扩充； 3）软件的可重用性较差。
7、继承（Inheritance）
广义地说，继承是指能够直接获得已有的性质 和特征，而不必重复定义它们。在面向对象的软件技 术中，继承是子类自动地共享基类中定义的数据和方 法的机制。
图4.3 实现继承机制的原理
父类
类A A的操作
A的实例a1 类A
A的变量
类B：A的子类 . 从A继承特性 B的操作
2 面向对象方法学的主要优点
1）与人类习惯的思维方式一致 传统的程序设计技术是面向过程的设计方法， 以算法为核心，把数据和过程作为相互独立的部分， 数据代表问题空间中的客体，程序代码则用于处理 这些数据。 把数据和代码作为分离的实体，是计算机的 特点。但总存在“使用错误的数据调用正确的程序 模块，或使用正确的数据调用了错误的程序模块” 的危险。 传统的程序设计技术忽略了数据和操作之间 的内在联系，设计的软件系统其解空间和问题空间 并不一致，难于理解。
3、对象的特点 1）以数据为中心
Байду номын сангаас
2）对象是主动的
3）实现了数据封装 4）本质上具有并行性 5）模块独立性好
（二）
其他概念
1、类（Class）
类是对具有相同数据和相同操作的一组相似 对象的定义，类是对具有相同属性和行为的一个或 多个对象的描述（抽象）。
例如：在屏幕上不同位置用不同颜色不同半 径画三个圆，是三个不同的对象，但他们有相同的 数据（圆心坐标，半径，颜色）和相同的操作（显 示自己，放大缩小半径，在屏幕上移动位置等）， 因此它们是同一类事物，可用“Circle类”来定义。
二、软件工程的新途径
1、区分两类不同的软件系统 一类系统的需求比较稳定，而且能够预先指定， 称为预先指定的系统；如：计算机控制系统，卫 星图象处理系统，空中交通管理系统，火箭发射 跟踪控制系统；操作系统，编译系统，数据库管 理系统等； 一类系统的需求是模糊的或随时间变化的，通 常在系统安装运行之后，还会由用户驱动对需求 进行动态修改，称为用户驱动系统；如：商业或 行政数据处理系统，决策支持系统等。
第二节
面向对象的基本概念
1、面向对象方法简介 出发点和基本原则：尽可能模拟人类习惯的思 维方式，使开发软件的方法和过程尽可能接近人类认 识世界解决问题的方法和过程。即使描述问题的问题 空间（问题域）与实现解法的解空间（求解域）在结 构上尽可能一致。 概括的说，面向对象方法有下述4个要点： 1）认为客观世界是由各种对象组成的，任何事 物都是对象，复杂的对象可以由比较简单的对象以某 种方式组合而成。
A的实例变量
B的实例b1 类B
父类 的实 例
继承来的A的实例变量
子类
B的变量
B的实例变量
子类的实例 继承具有传递性，如果类C继承类B，类 B继承类A，则类C继承类A。
8、多态性（Polymorphism）
来自于希腊语，意思是“有许多特性”。
多态性是指子类对象可以象父类对象那样使用， 同样的消息可以发送给父类对象也可以发送给子类 对象。在类的不同层次中可以共享（公用）一个行 为（方法）的名字，然而不同层次中的每个类却各 自按自己的需要来实现这个行为。
对象：李伟 状态：李伟 25 计算机 讲师 1000 数 据 值 执行 的操 作
操作：调工资 评职称 受聘 方法：调工资 （计算公式） 评职称 （步骤，条件）
行为：调工资 抽象 评职称 受聘 方法名（参数） 方 法 体
人事处向对象发消息
李伟.调工资(…)
对象、类和消息传递
6、封装（Encapsulation） 面向对象的程序中把数据和实现操作的代码集 中起来放在对象内部。 使用一个对象的时候，只需知道它向外界提供 的接口形式，而无需知道它的数据结构细节和实现操 作的算法。 具有封装性的条件： （1）有一个清晰的边界； （2）有明确的接口； （3）受保护的内部实现。
4、方法（Method）
方法就是对象所能执行的操作，也就是类中 定义的服务。方法描述了对象执行操作的算法，响 应消息的方法。（在C++中，把方法称为成员函数） 例如：为了Circle类的对象能够响应让它在 屏幕上显示自己的消息Show（Green），在Circle类 必须给出成员函数Show（int color）的定义，（也 就是要给出这个成员函数的实现代码）。
1、对象的形象表示 一个对象如同一台录音机，当在软件中使用一 个对象的时候，只能通过对象与外界的界面来操作 它。实现对象操作的代码和数据是隐藏在对象内部 的，一个对象好象是一个黑盒子。 使用对象时只需知道它向外界提供的接口形式 而无须知道内部的具体算法，不仅使对象变得非常 简单、方便，而且具有很高的安全性和可靠性。
二、基本概念
（一） 对象
在应用领域中有意义的、与所要解决的问题 有关系的任何事物都可以作为对象，可以是具体的 物理实体的抽象，也可是人为的概念，或是任何有 明确边界和意义的东西。如：一名职工，一家公司， 一个窗口，一座图书馆，一本图书，贷款和借款等。
面向对象方法学中的对象是由描述该对象属 性的数据以及可以对这些数据施加的所有操作封装 在一起构成的统一体。对象可以做的操作表示对象 的动态行为，OOD中称为对象的服务或方法。
5、属性（Attribute） 属性，就是类中所定义的数据，它是对客观世 界中的实体所具有的性质的抽象。类的每个实例都有 自己特有的属性值。 例如：Circle类中定义的代表圆心坐标、半径、 颜色等的数据成员，就是圆的属性。
抽象
类：教师 属性：姓名 年龄 单位 职称 工资 数 据 结 构
实例 抽象 实例
面向对象的软件技术以对象为核心，软件系统 由对象组成。对象是对现实世界实体的正确抽象， 它由描述内部状态表示静态属性的数据，以及可以 对这些数据施加的操作（对象的动态行为），封装 在一起所构成的统一体。
面向对象的软件技术的基本原理，使用现实世 界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题。强 调模拟现实世界中的概念而不强调算法，鼓励开发 者在软件开发的绝大部分过程中都用应用领域的概 念去思考。
2、快速原型法简介 快速原型法的核心是：用交互的快速建立起来 的原型取代了形式的、僵化的大部头的规格说明， 用户通过在计算机上运行和试用原形系统而向开发 者提供真实的反馈意见。
原型法的基本思想是：首先建立一个用户主要 需求的原型系统，让用户在计算机上运行、试用这 个原型系统，通过实践、了解未来的系统概貌…最 终建立起完全符合用户需要的新系统。瀑布模型： 用户和分析员反复讨论，“纸上谈兵”； 原型系统：用户在计算机上运行、试用， “真枪实弹”；“试用----反馈----修改”的多次反 复。
4）较易开发大型软件产品 开发大型软件系统时，开发人员的组织方法不 当是出现问题的主要原因。面向对象范型开发软件 时，可以把一个大型软件产品看作一系列本质上相 互独立的小产品来处理。一方面降低了技术难度， 另一方面改善了管理工作。 5）可维护性好； 面向对象的软件稳定性好 面向对象的软件比较容易修改 面向对象的软件比较容易理解 面向对象的软件易于测试和调试
2、实例（Instance） 实例就是由某个特定的类所描述的一个具体 的对象。 类在现实世界中并不能真正存在。如：在地 球上并没有抽象的“中国人”，只有一个个具体 的中国人（张三、李四）。同样也没有抽象的 “圆”，只有一个个具体的圆（圆心在（100，200） 半径为50的红色显示的圆，圆心在（200，300） 半径为30的兰色显示的圆）。 实际上，类是建立对象的“样板”，按照这 个样板所建立的一个具体的对象，就是类的实际 例子，通常称为实例。
传统的软件开发过程可以用“瀑布”模型来描 述，强调“自顶向下”按部就班地完成软件开发工作。
面向对象方法学的出发点和基本原则就是分析、 设计、实现一个软件系统的方法和过程，尽可能接近 人们认识世界解决问题的方法和过程。也就是使描述 问题的问题空间和描述解法的解空间在结构上尽可能 一致。
2）稳定性好； 传统的程序设计技术以算法为核心，开发过程基 于功能分析和功能分解。 面向对象的软件技术以对象为核心，基于构造问 题领域的对象模型。当系统的功能需求变化时并不会 引起软件结构的整体变化，仅需要做一些局部修改。 3）可重用性好； 用已有零部件装配新的产品是典型的重用技术。 传统方法学中内聚性好的模块独立性高，但数据 和程序彼此独立，实际上重用性差。 面向对象的软件技术中的对象具有很强的自含 性，对象所固有的封装性和信息隐藏机理，使得对象 的内部实现和外界隔离，具有较强的独立性。
操作1 界 面 操作2 操作3
状态 S
操作1、2、3的实现 图4.1对象的形象表示
2、对象的定义 定义1 (从面向对象程序设计角度看待对象) 对象是具有相同状态的一组操作的集合。 定义2：(从信息模拟角度看待对象) 对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象 反映了系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能 力。（对象是对属性值和操作的封装）。 定义3： (形式化的定义) 对象::=<ID，MS，DS，MI> ID--对象的标识或名字 MS--对象中的操作集合 DS--对象的数据结构MI--对象受理的消息名集 合（对外接口）
3、消息（Message） 消息，就是要求某个对象执行在定义它的那个 类中所定义的某个操作的规格说明。 通常一个消息由下述三部分组成： 接受消息的对象； 消息选择符（消息名）； 零个或多个变元； 例如：MyCircle是一个半径4，圆心位于（100， 200）的Circle类的对象，也就是Circle类的一个实例。 当要求它以绿色显示时，在C++中应发出以下 消息：MyCircle.Show（Green）； 其中:MyCircle是接受消息的对象的名字； Show是消息选择符（消息名）； Green是消息的变元； 当MyCircle接受到这个消息后，将执行在Circle 类中定义的Show操作。
3、用原型法开发软件的过程 1）抛弃原型法 目的：评价目标系统的某个特性，以便更准确 的确定需求，更严格的验证设计方案。使用完后将 原型系统抛弃掉，然后重建正式的目标系统。 2）演化原型法
基本做法：经过初步调研和分析获知用户的基 本需求之后，就利用适当的软件工具快速的实现一 个原型系统 ，作为沟通各方的基础和用户实践的场 所，开发人员根据用户试用后的意见，对原型进行 修改和扩充，然后再次交给用户试用，并根据试用 后提出的意见，再次对原型进行修改和扩充，经过 多次迭代直到用户感到完全满意为止。