第一章面向对象程序设计概述

§1.1 面向对象思想的由来
结构化程序设计
缺点
以过程为中心，打破事物间的相互 关联，给后续开发带来困难 可重用性差 可维护性差
§1.1 面向对象思想的由来
面向对象技术追求的是软 件系统对现实世界的直接模拟， 尽量实现将现实世界中的事物直 接映射到软件系统的解空间。
§1.1 面向对象思想的由来
对象（object）
特点5. 模块性好。
对象是面向对象软件系统的基本模块， 对象的操作围绕着对其内部数据所需进行的 处理来设置，没有无关的操作。
§1.2 面向对象的基本概念
属性（Attribute）
• 描述对象静态特征的数据项 • 种类 – 公有(public) – 保护(protected) – 私有(private)
§1.2 面向对象的基本概念
对象（object）
圆 圆心位置 半径 颜色
对象名
属性 操作
r
移动 面积
§1.2 面向对象的基本概念
对象（object）
特点1. 以数据为中心。
对象是由数据及有权对这些数据施加的 操作组成的统一体，这些操作围绕着对其数 据所需进行的处理来设置，操作的结果也与 这些数据的值相关。
响应可以截然不同； 发送方不需要知道接受方如何对请求予以响 应的。
§1.3 面向对象程序的特性
1. 封装性
圆
圆心位臵 半径 颜色 移动 面积
圆
接口
§1.3 面向对象程序的特性
1. 封装性
object
封装性的条件： ① 一个清楚的边界，封装的基本单位是对象； ② 具有确定接口，这个接口描述该对象与其他 对象之间的相互作用； ③ 受保护的内部实现，提供对象的相应软件功 能细节。
例如：一个简单的学生成绩管理系统用来管理若 干个学生的信息。 主要操作：成绩的录入、计算、排名、输出。 总评成绩=平时成绩*0.3+期末成绩*0.7。 操作数据的几个函数： void readData（SS stu[ ],int n）;
//输入n个学生的学号、姓名、平时及期末成绩
void calcuScore（SS stu[ ],int n）;
为控制事件的发生而监控对象的操作。
§1.2 面向对象的基本概念
类（class）
r1 r2 r3
obj1
obj2
obj3
类是对具有相同属性和方法的一组相似 对象的抽象描述。
§1.2 面向对象的基本概念
自行车对象
自行车类
数据抽象
属性：架子尺寸 车轮尺寸 颜色 原材料
操作：转弯 移动 修理
§1.2 面向对象的基本概念
2 软件是一种逻辑产品而非物理产品，软件的 开发过程本质上是人的思考过程。
3 人的智力在面对越来越复杂的问题时，处理 问题的效率会越来越低。
§1.1 面向对象思想的由来
程序设计范型
结构化程序设计（SP）
语言支持 Pascal、 C
C++、Java
Structure Programming
面向对象程序设计（OOP） Object Oriented Programming
接收方
object 2
§1.2 面向对象的基本概念
消息（message）
消息有三部分组成： 接收消息的对象 ① ② 消息名 ③ 零个或多个变元
如：MyCircle.Show(Red)
§1.2 面向对象的基本概念
消息（message）
同一对象可接收不同形式的多个消息，产生
不同的响应；
同一个消息可以发给不同的对象，所做出的
软件危机
软件危机首次爆发于二十世纪六十年代。 在大型程序设计中，人们发现投入大量的人力、 物力、时间开发出的软件，其成本、效率、质 量等方面却处于失控状态，尤其软件维护异常 困难。程序的修改扩充往往需要大量重复性投 入。
§1.1 面向对象思想的由来
软件危机产生的原因
1 软件开发者不熟悉用户问题的领域，或没有 理解用户需求，软件产品与要求不一致。
§1.2 面向对象的基本概念
类（class）
对于同一类的不同实例之间，必定具有：
相同的操作集合 相同的属性集合 不同的对象名称
§1.2 面向对象的基本概念
消息（message）
消息对象之间相互请求或相互协作的途径， 是要求某个对象执行其中某个功能操作的规 格的说明。 发送方 object 1
编程语言的发展史
机器语言 汇编语言 高级语言 面向对象语言 汇编语言是机器语言的符号化表示。
语句 汇编语言 序号 程序 1 2 3 MOV AL,8 ADD AL,9 HLT 语句功能 把数字8送到累加器AL中 AL中的内容与数字9相加， 结果存入累加器AL 停止操作
编程语言的发展史
机器语言 汇编语言 高级语言 面向对象语言 高级语言采用人类语言和表达习 惯的符号和表达式来编制程序
面向对象程序设计
编程语言的发展史
机器语言 汇编语言
高级语言
面向对象语言
编程语言的发展史
机器语言 汇编语言 高级语言
1
机器语言是由一连串机器指令序 列形成的程序设计工具。
指令 序号 机器语言 程序 10110000 00001000 指令功能 把数字8送到累加器AL中
面向对象语言
2
3
00000100 AL中的内容与数字9相加， 结果存入累加器AL 00001001 11110100 停止操作
§1.3 面向对象程序的特性
class CCompanyStaff //封装单元（类） {/* 行为封装 */ public: //外部接口标志 void SetBasicSal( float ); //设臵基本工资 float GetBasicSal ( void ); //查询基本工资 float CalculateSal( float, float ); //计算实际发放工资 /* 数据封装 */ private: //内部隐藏标志 int m_iStaffNum; //工作编号 char m_pName[] ; //姓名 float m_fRateOfAttend; //出勤率 float m_fBasicSal ; //基本工资 };
现实问题空间 物质： 一辆白色 的自行车 意识： 自行车 面向对象解空间 具体事物： “对象”—— 自行车类的实例 抽象性 抽象概念： “类” ——自行车类
事物共有的 属性和状态 事物共有的 行为或功能
问题空间：企业员工工资管理系统
类名
员工类 工作编号； 姓名；
属性
基本工资；
出勤率; 设置基本工资； 设臵基本工资；
1.3.1
模块 2 1.3
1.3.2
模块 3 3.1
3.1.1 3.1.2
2.1
1.3.3
2.2
3.2
例如：输入一组整数，统计正整数和负整 数的个数。按照结构化程序设计的思想，可以 将其拆分为以下的子任务：
1. 读入数据； 2.统计正数、负数的个数; 3. 输出结果； 正整数个数为0；负整数个数0； 取第一个整数： 1 如果该数大于 0，正整数个数加1； 重复至 2 如果该数小于0，负整数个数加1； 统计完 3 取下一个整数；
§1.2 面向对象的基本概念
方法(Method)
• 描述对象的动态特征或行为 是对象与外界的接口 • 作用 – 改变对象的属性 – 返回对象的属性
object 2 object 1
§1.2 面向对象的基本概念
方法(Method)
• 操作的方式 以某种方式操纵数据的操作（如增、删、 查询、选择）； 完成某种计算的操作；
例如：一个简单的学生成绩管理系统用来管理 若干个学生的信息。包括学号、姓名、某门课 的平时成绩、期末成绩、总评成绩和名次。
typedef struct studentScore { char number[10]; //学号 char name[10]; //姓名 int dailyScore ; //平时成绩 int finalScore; //期末成绩 float generalScore; //总评成绩 int place; //名次 } SS; //结构体类型名
§1.1 面向对象思想数据结构
结构化程序设计的基本思想是采用自顶向下、 逐步细化的设计方法和单入单出的控制结构。这种 设计方法的着眼点是面向过程的，特点是将数据与 程序分开存储，即数据与数据处理分离。
§1.1 面向对象思想的由来
结构化程序设计
程 序
模块 1 1.1 1.2
§1.2 面向对象的基本概念
对象（object）
一般意义上的对象指的是一个实体
的实例，在这个实体中包括了特定的数
据和对这些数据的操作。
§1.2 面向对象的基本概念
对象（object）
封装的实体 = 数据+方法(操作)
数据：属性或状态
方法：作用于数据上的操作
封装：属性的访问和变化通过方法完成
每个对象由对象标识符唯一标识
特点3. 实现了数据封装。
对象的数据和操作完全被封装在对象的 内部，对外是隐蔽、不可见的。对对象内部 数据的访问和处理只能通过共有的操作进行。
§1.2 面向对象的基本概念
对象（object）
特点4. 本质上具有并行性。
不同对象各自独立地处理自身的数据， 彼此通过发消息传递信息完成通信。
§1.2 面向对象的基本概念
例如：一个简单的学生成绩管理系统用来管 理若干个学生的信息。 class SS { private: char number[10]; char name[10]; int dailyScore; int finalScore ; float generalScore; int place ;