C++面向對象程序設計之類和對象的特性


類和對象的屬性

注意:本文為書籍摘要版,適合有一定程序基礎的人閱讀。

2.1 面向對象程序設計方法概述

2.1.1 什么是面向對象的程序設計

1.對象

客觀世界中的任何一個事物都可以看成一個對象。

如果我們把一個班級作為一個對象時有兩個要素:一個是班級的靜態特征,如班級學生的身高體重(可認為不變)等不變的特征,我們稱為“屬性”(即數據);二是班級的動態特征,如學生吃飯,上課,睡覺等,我們稱為“行為”。如果想要在外部控制班級學生的動作的話,可以從外界給班級發一個信號,比如打鈴就是告訴學生該上課了,這個消息我們稱它為“消息”(即調用函數,發消息)。

任何一個對象都應當具有屬性和行為這兩個要素。對象應能根據外界給的消息進行相應的操作。一個對象一般是由一組屬性和一組行為構成的。

在C++中,每個對象都是由數據和函數(即操作代碼)這兩部分組成的。數據體現了前面提到的“屬性”,如一個三角形對象,它的3個邊長就是它的屬性。函數是用來對數據進行操作的,以便實現某些功能,例如通過邊長計算三角形的函數。

 

2.封裝與信息隱蔽

可以對一個對象進行封裝處理,把它的一部分屬性和功能對外界屏蔽,也就是說從外界是看不到的,甚至是不可知的。比如我們只需要知道DVD機的幾個使用按鈕(接口)的作用,然后直接使用即可,而無需知道它的內層構造。在設計一個對象時,要把對象的內部實現和外部行為分隔開來

面向對象程序設計方法的一個重要特點就是“封裝性”,所謂“封裝”,指兩個方面的含義:一是將有關的數據和操作代碼封裝在一個對象中,形成一個基本單位,各個對象之間相對獨立,互不干擾;二是將對象中的某些部分對外隱蔽,即隱蔽其內部細節,只留下少數接口以便與外部聯系,接收外部的消息。

 

3.抽象

抽象的作用是表示同一類事物的本質。

類是對象的抽象,而對象則是類的特例,或者說是類的具體表現形式。我們可以理解為,貓有很多種,有白貓黑貓小花貓,它們同屬於貓類,“貓”就是類,而白貓黑貓等就是貓類的對象,的具體化。或者我們可以說,白貓就是一個白貓類,它們共同具有毛色為白色,會喵喵叫等屬性;而假如有一只白貓叫做小白,那么小白就是白貓類的實例化對象,它繼承自白貓類;而白貓類則繼承自貓類,小白和白貓類都是貓類的子類或派生類

 

4.繼承與重用

繼承可以閱讀如上所述的貓類描述。

白貓具有喵喵叫,會抓老鼠,皮毛為白色,同理,黑貓則具有喵喵叫,會抓老鼠,皮毛為黑色的特征;這時我們為了簡便,可以將具有喵喵叫,會抓老鼠等特征提取出來,並把它描述為貓類。而白貓類繼承自貓類 即 直接用貓類實例化一個對象為白貓類,再加上自己所具有的白色皮毛;將黑貓類繼承自貓類,再加上自己所具有的黑色皮毛;這樣將某部分共性特征提取出來定義為一個類,再采用繼承的方式創建新的一個類,就可以大大節省變成工作量了,這就是常說的軟件重用

 

5.多態性

在C++中,所謂多態性是指:由繼承而產生的相關的不同的類,其對象對同一消息會做出不同的響應。多態性是面向對象程序設計的一個重要特征,能增加程序的靈活性。

 

2.1.2 面向對象程序設計的特點

程序設計者的任務包括兩個部分:一是設計所需的各種類和對象,即決定把哪些數據和操作封裝在一起;二是考慮怎樣向有關對象發送消息,以完成所需的任務。

 

2.1.3 類和對象的作用

類是所有面向對象的語言的共同特征。

C++支持面向過程的程序設計,也支持基於對象和面向過程的程序設計。基於對象就是基於類

在實際中,一組數據與一組操作相對應的。因此人們設想把相關的數據和操作放在一起,形成一個整體,與外界相對分隔。這就是面向對象的程序設計中的對象。

面向過程:程序 = 算法 + 數據結構

面向對象:程序 = 對象s + 消息 或 {對象 = 算法+數據結構,程序 = (對象+對象+...)+消息}

對象s表示多個對象;消息的作用就是對對象的控制。程序設計的關鍵是設計好每一個對象,以及確定向這些對象發出的命令,使各對象完成相應的操作。

 

2.1.4 面向對象的軟件開發

全是概念化的東西,故簡述。

1.面向對象分析(object oriented analysis, OOA)

2.面向對象設計(object oriented design, OOD)

3.面向對象編程(object oriented programming, OOP)

4.面向對象測試(object oriented test, OOT)

5.面向對象維護(object oriented soft maintenance, OOSM)

 

2.2 類的聲明和對象的定義

2.2.1 類和對象的關系

在C++中,對象的類型稱為類,類代表某一批對象的共性和特征。類是對象的抽象,而對象是類的具體實例。 

 

2.2.2 聲明類的類型

在C++中聲明一個類的類型的方法和聲明一個結構體類型是相似的。

聲明一個結構體類型的方法:

struct Student            //聲明了一個名為Student的結構體類型
{
int num;
char name[20];
char sex;
};
Student stud1,stud2;        //定義了兩個結構體變量stud1 和 stud2

上面聲明了一個名為Student的結構體類型並義了兩個結構體變量stud1 和 stud2。可以看到它只包括數據(變量),沒有包括操作。

聲明一個類:

class Student            //以class開頭,類名為Student
{
int num;
char name[20];
char sex;          //以上三行是數據成員          
void display()       //這是成員函數  
    {
        cout<<"num:"<<num<<endl;
        cout<<"name:"<<name<<endl;
        cout<<"sex:"<<sex<<endl;        //以上三行是函數中的操作語句
}
};
Student stud1,stud2;           //定義了兩個Student類的對象stud1 和 stud2

第一行(class Student)是類頭,由關鍵字class與類名Student組成,class是聲明類時必須使用的關鍵字。第二行的右花括號是類體,類體是用一對花括號包起來的。類的聲明以分號結束。

 

 

 

 

 

2.3 類的成員函數

 

2.4 對象成員的引用

 

2.5 類和對象的簡單應用舉例

 

2.6 類的封裝性和信息隱蔽


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