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1、第二講 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 主講人： 呂松茂 主要內(nèi)容 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的提出 什么是面向?qū)ο蠹夹g(shù) 對象 類 封裝性 問題的提出 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（ Structured Programming-SP） 方法 使用 SP方法設(shè)計程序的步驟 數(shù)據(jù)聲明 數(shù)據(jù)處理 結(jié)果輸出 在數(shù)據(jù)處理過程中，采用的是自頂向下、分而 治之的方法，將整個程序按功能劃分為幾個可 獨立編程的子過程模塊，每一子模塊完成指定 的子任務(wù)，并且提供一個清晰、嚴格的調(diào)用界 面，主過程通過調(diào)用各子過程完來成全部處理 工作 。 f（ 1） 過程 /函數(shù) f（ 2） f（ 2） f（ 3） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) B A C 返回 存在的問題 （ 1） 數(shù)據(jù)
2、和函數(shù)分開 ， 重疊的數(shù)據(jù)存取 使并行性和完整性的問題變得復雜 （ 2） 本質(zhì)上是 面向過程 的 ， 以功能和需 求為核心 ， 而 “ 功能 ” 和 “ 需求 ” 又是 不穩(wěn)定和多變的 ， 因此程序代碼經(jīng)常要 進行修改 ， 不易維護 。 （ 3） 程序代碼 可重用性差 。 程序中除少 數(shù)標準庫函數(shù)外 ， 每設(shè)計一個程序時 ， 程序員幾乎從零做起 。 即使重用代碼 ， 通常也是通過拷貝或編輯重新生成一份 。 如何解決 面向?qū)ο蠹夹g(shù) （ Object-Oriented Programming -OOP） 何為面向?qū)ο蠹夹g(shù) 與面向過程相對應(yīng)（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計） 心理學研究表明，客觀世界由許多對象組成，
3、 對象具有其屬性和行為，對象之間存在著各種 聯(lián)系，這樣能夠更好的刻畫問題域，也更接近 人類的自然思維方式。這就是面向?qū)ο蟪绦蜷_ 發(fā)思想的由來。 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法強調(diào)直接以問題域 （現(xiàn)實世界）中的事物為中心來思考和認識問 題，并按照這些事物的本質(zhì)特征把它們抽象為 對象，以作為構(gòu)成軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 f(1) f(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 簡單類（規(guī)則） + 復雜聯(lián)系 = 復雜系統(tǒng) 接口 函數(shù) 數(shù)據(jù) 比較 面向?qū)ο笈c面向過程設(shè)計對比 是一種數(shù)學思維或計 算機思維方法，與人 們認識世界的方法不 同 以不穩(wěn)定的、多變的 “過程”和“操作” 為中心來構(gòu)造系統(tǒng) 可重用性較差 是建立在認識方法學 基礎(chǔ)上的一項技術(shù)
4、科 學，比較自然地模擬 了人類認識客觀世界 的方式； 以相對穩(wěn)定的“對象” 為中心來構(gòu)造系統(tǒng) 可重用性較好 面向過程程序設(shè)計 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 將設(shè)計目標從模擬現(xiàn)實世界的行為轉(zhuǎn)向了模 擬現(xiàn)實世界中存在的對象及其各自的行為。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是在吸取結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 的一切優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的程序 設(shè)計方法。它的 本質(zhì) 是 把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的 過程當成一個整體 對象。 在 OOP中，將 “ 對象 ” 作為系統(tǒng)中最基本的 運行實體，整個程序即由各種不同類型的對象 組成，各對象既是一個獨立的實體，又可通過 消息相互作用，對象中的方法決定要向哪個對 象發(fā)消息、發(fā)什么消息以及收到消息時如何進 行
5、處理等。 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 對象 （ Object） 對象 是客觀世界中的事物在人腦中的映像 ， 這種映像通過對同一類對象的抽象反映成 人的意識 ， 并做為一種概念而存在 。 每個對象都具有 屬性 （ Attribute） 和 方 法 （ Method） 這兩方面的特征 。 對象的屬 性描述了對象的狀態(tài)和特征 ， 對象的方法 說明了對象的行為和功能 ， 并且對象的屬 性值只應(yīng)由這個對象的方法來讀取和修改 ， 兩者結(jié)合在一起就構(gòu)成了對象的完整描述 。 對象例一 例 1：考慮對象 “學生”，具體描述為： 對象名 屬性 操作 學號、姓名、專業(yè)、性別、 年齡、身份證號、電話等等 獲取和修改學號、姓名、 專
6、業(yè)、性別、年齡等等 學生 ( 表一 ) 注意點 ： 一體性 三者成為一體 對象例二 例 2：對象 “課程” 的有關(guān)抽象描述。 對象名 屬性 操作 課程 課程名、編號、學時數(shù)、選課 要求、任課教師等 獲取并修改課程名、編號、學 時數(shù)、選課要求、任課教師等 （表二 ） 注意點： 1. 屬性是對對象的靜態(tài)描述 . 2. 操作是對對象的動態(tài)描述 . 外部是通過調(diào)用服務(wù)與對 象取得聯(lián)系 . 類（ Class） 具有相似屬性和行為的一組對象，就稱 為類?？梢姡辛祟惖母拍钜院?，就可 以對具有共同特征的事物進行統(tǒng)一描述 類是面向?qū)ο笳Z言必需提供的用戶定義 的數(shù)據(jù)類型，它將具有相同狀態(tài)、操作 和訪問機制的多個
7、對象 抽象 成為一個對 象類。 類與對象的關(guān)系 從一般意義上講，對象（ Object） 是現(xiàn)實 世界中的 客觀事物 。 類是把具有相同屬性的事物劃分為一類， 從而得出的 抽象概念 。 類與對象的關(guān)系 類與對象的關(guān)系 類 對象 抽象定義 實例 學生 學生王強 汽車 桑塔納，奔馳，寶馬 類型 變量 , 如 C 語言中的 int 和 int x; 類的特點 -封裝與隱藏 將算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有機集成在一起 傳統(tǒng)方法：數(shù)據(jù)和操作分離 支持模塊化程序設(shè)計 類成為基本的模塊，作為程序設(shè)計的基礎(chǔ) 保護私有成員，隱藏實現(xiàn)細節(jié) 使程序的可維護性、安全性得到保證 封裝（ Encapsulation） 面向?qū)ο笳Z言把數(shù)
8、據(jù)和操作封裝于對象 體之中，并提供一種訪問機制，使對象 的“私有數(shù)據(jù)”僅能由這個對象的操作 來執(zhí)行。用戶只能通過允許公開的操作 提出要求（消息），才能查詢和修改對 象的狀態(tài)。 封裝 封裝是面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€重要原則。它有兩 個涵義： 第一個涵義是，把對象的全部屬性和全部服務(wù) 結(jié)合在一起，形成一個不可分割的獨立單位 （即對象）。 第二個涵義也稱作“信息隱蔽”，即盡可能隱 蔽對象的內(nèi)部細節(jié)，對外形成一個邊界（或者 說形成一道屏障），只保留有限的對外接口使 之與外部發(fā)生聯(lián)系。這主要是指對象的外部不 能直接地存取對象的屬性，只能通過幾個允許 外部使用的服務(wù)與對象發(fā)生聯(lián)系。 f(1) f(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
9、 接口 封裝的例子 鍵盤 電視機 手機 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特點 （ 1） 以 對象 為中心 。 由于對象自然地反映了應(yīng)用領(lǐng) 域的模塊性 ， 因此具有相對穩(wěn)定性 ， 可以被用作一 個組件去構(gòu)成更復雜的應(yīng)用 ， 又由于對象一般封裝 的是某一實際需求的各種成分 ， 因此 ， 某一對象的 改變對整個系統(tǒng)幾乎沒有影響 。 （ 2） 封裝性 。 實現(xiàn)細節(jié)隱藏 ， 增強了安全性和簡化 編程 ， 使用者不必了解具體的實現(xiàn)細節(jié) ， 而只需要 通過外部接口 ， 以特定的訪問權(quán)限 ， 來使用類的成 員 （ 3） 可復用性 。 新的應(yīng)用程序設(shè)計可在原有對象的 數(shù)據(jù)類型和功能的基礎(chǔ)上通過重用 、 擴展和細化來 進行 ， 而不必從頭做起或復制原有代碼 ， 這樣 ， 大 大減少了重新編寫新代碼的工作量 ， 同時降低了程 序設(shè)計過程中出錯的可能性 ， 達到了事半功倍的效 果 。 總結(jié) 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 對象 類 封裝性 謝謝大家
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