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面向对象程序设计完整版.doc

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Object- Oriented Programming

C++

主讲成长生

东华大学计算机科学与技术学院

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第一章概述

§1.1 面向对象程序设计的基本思想

C++是基于 C 语言发展的, 又冲破 C 语言局限的面向对象的程

序设计语言。它与 Java 语言都作为当前计算机科学的主流语言,

越来越受到用户的欢迎。

要弄清楚什么是面向对象的程序设计, 首先了解和回顾传统的

( Pascal( 或 C) ) 结构化程序设计方法及其设计思想、程序结构

及特点。SP(Structure Programming)是 60 年代诞生的针对当时爆

发的所谓”软件危机”, 为此发展形成了现代软件工程学的基础。

SP 的总的设计思想是:

.自顶向下、层次化

.逐步求精、精细化

程序结构是按功能划分基本模块的树型结构, 使模块间的关系

尽可能简单独立。因此 SP 的程序的基本特点是:

.按层次组织模块( 战略上划分战役)

.每一模块只有一个入口, 一个出口

.代码和数据分离( 程序＝数据结构＋算法)

归纳得到: SP 把数据和过程( 代码、函数) 分离为相互独立的

实体, 用数据代表问题空间中的客体借以表示实际问题中的信息;

程序代码则用来处理加工这些数据。程序员在编程时, 必须时刻考

虑所要处理的数据结构和类型。对不同的数据格式即使要作同样

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的处理计算, 或者要对相同的数据格式作不同的处理都必须编写

不同的程序( 如两个整型数和两个浮点数相加) 。这样的编程方法,

即传统的 SP 方法设计出来的程序或系统其可重用的成分很少。其

次把数据和代码作为不同的分离实体时, 总存在着用错误的数据

调用正确的程序模块, 或用正确的数据调用错误的程序模块的危

险, 从而使数据与程序始终保持兼容, 已成为程序员的一个沉重的

负担。在开发一个大型软件课题中, 当工程进入到后期若用户改变

了方案要求, 很容易使技术人员的前期工作受到摧毁性的打击, 使

其前功尽弃。为克服以上的弊端或者该 SP 方法难以控制处理的矛

盾而产生了面向对象程序设计方法 , 即 Object － Oriented

Programming――OOP。从二十世纪六十年代提出对象的雏形, 到七

十年代美国国防部的专用语言 Ada 语言, 直到当前国际上流行的

高品味的 Java 和 C++(Tc++,Balandc++及 Vc++), , 应该讲 OOP 方

法与技术吸取了 SP 的一切优点, 同时又正视和顺应现实世界由物

质和意识二部分组成。映射到面向对象的解空间就是: 具体事物－

对象; 抽象概念－类。

OOP 的基本原理是用问题领域的模型来模拟大千世界, 从而设

计出尽可能直接、自然地表示问题求解方法的软件, 这样的软件

由对象组成, 而对象则是完整反映客观世界事物具有不可分割的

静态属性( ”数据结构”) 与动态行为( ”方法”) 的。而且它们

是既有联系又有变化发展的实体( 实例) 。如人是一种抽象( 类) ,

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而张三则是一个具体的一个人, 是类的实例, 故为对象, 她有自身

的一系列属性( 身高、体重、学历等) 。

面向对象抽象的原理有 4 个。分别是数据抽象, 行为( 操作)

共享, 进化和确定性。它们的作用简单地讲把数据封装起来达到数

据隐藏, 达到数据的高度安全; 不同层次的类操作( 行为) 尽可能

共享; 进化则是知识积累、知识更新的长期过程; 确定性则是一

个相对概念, 对一个问题的认识和解释, 随着时间的推移, 其解释

也是在发生变化的。( 更具体的见 P3－但有困难, 这些概念在以后

的章节中才能详细讨论) 。

下面再解释三个专业术语。

1．对象

什么是对象? 对象是私有数据及能够对这些数据施加操作结

合在一起所构成的独立实体。这里的操作就是一些操作代码。对

象的动作取决于发送给该对象的消息表示式, 消息告诉对象要求

完成的功能( What to do) , 并激活该功能, 这意味着对象具有自动”

知道”如何完成相应操作代码( How to do) 的”智能”选择机制。

与 SP 相比, OOP 的威力在此初步显露出来。从逻辑上来分析, 一个

对象是独立存在的模块, 从外部看这模块只需了解它具有哪些功

能, 至于它如何实现这些功能和使用哪些局部数据来完成它们的

细节则”隐蔽”在模块内部, 这就意味着模块内部状态不受外界干

扰改变, 也不会殃及到其它模块, 进而使模块间依赖性小到几乎没

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有。

2．类

什么是类?类是对一组具有相同数据成员和相同操作成员的

对象的说明。即类是抽象数据类型的实现, 一个类的所有对象都有

相同的数据结构和操作代码。每个对象都是某个类的一个具体实

例。( 有的文献中用实例来替代对象)

3．继承

继承是 OOP 的一个重要机制。继承提供了创立新类的一种

方法。一个新类能够经过已有类进行修改或扩充来满足新类的要

求。新类共享已有类的行为, 而自己还具有修改或添加的行为。我

们把已有类称之为父类, 新类称为子类, 则子类继承父类, 而父类

派生子类。继承机制的主要优点是能减小代码和数据的重复冗余

度, 大大增强程序的重用性, 能清晰体现相似类之间的层次关系。

C++是一种面向对象的程序设计语言。这种语言有七个主要的

特点。

1）数据封装

例先说明一个类

class 类名

{

<成员函数>

body

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