第2章面向对象的基本概念

直线 virtual draw()
圆 virtual draw()
矩形 virtual draw()
2.4 多态(Polymorphism)
多态性的作用： 增强了操作的透明性，可理解性和可扩展性。 例如要再画三角形，则直接从图形抽象类继承。 在三角形类中定义虚函数画图。在其方法中编 写画三角形具体画法即可。 增强了软件的灵活性和重用性。
第2章 面向对象基本概念
戴立红
2.1对象（Object）和类（Class）
一、对象的定义 客观世界的一切事物皆可作为对象。对象是人 们要进行研究的任何事物，从简单的整数到复 杂的飞机等均可看作对象。任何目标系统都由 一组对象组成。 对象不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的 规则、计划或事件。 所有的事物只要在概念上能够独立存在并且有 清晰的边界，皆可作为对象。
交通工具
飞机
汽车
轮船
水陆两栖车
2.4 多态(Polymorphism)
不同的对象收到同一消息可产生完全不同的结果，这一现 象叫做多态。 用户发送一个通用的消息，而实现的细节由接收对象自行 决定。 达到单一接口，多种功能的目的。 多态性是一种在单一界面下隐藏很多不同“实现”的能力。
图形 virtual draw()=0
2.1对象（Object）和类（Class）
四、对象的特征 对象的状态：每个对象具有状态，一个对象用数据值 来描述它的状态。 对象的行为：对象还有操作，用于改变对象的状态。 对象及其操作是对象的行为。 例如：有一个教师，姓名李伟，年龄25，单位计算机 系，职称讲师，工资300。在这里，李四，25、计算机 系，讲师，工资300是这个教师的特征，为对象的状态。 调工资和评职称是这个教师具有的操作。 对象的操作可以改变对象的状态。例如，李伟进行评 职称操作后，由原来的讲师变成了副教授，则李伟的 职称改变了，对象状态发生了变化。
2.2 封装（ Encapsulation）
对象是对客观事物的一种抽象，它由描述自身状态 的属性和对这些属性的操作（方法）组成。所以 对象是属性与操作封装体。 封装是软件开发方法的重要原则，有两个涵义： 1、把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形 成一个不可分割的独立单位（对象）。 2、尽可能隐蔽对象的内部细节（信息隐蔽）。
对象、实体和类之间的关系如图所示。
2.1对象（Object）和类（Class）
计算机世界
对象
映射
现实世界 实体
实 例 化
抽 象 计算机逻 辑的实现 类
抽 象
概念世界 抽象数据类
类和对象之间的关系实例
抽象
类：讲师
属性：姓名 年龄 单位 职称 工资
实例
抽象
对象：李伟
状态：李伟 25 计算机系 讲师 300
2.1对象（Object）和类（Class）
三、类的特征 类的属性：类的所有对象具有的属性。描述了静态特 征。用数据结构来描述类的属性。 类的操作：类的所有对象具有的功能，能够提供的服 务。用操作名和实现该操作的方法来描述。 方法是操作的具体实现。 例如：张三、李四、王五都是教师。抽象出教师类。 类的属性：姓名，年龄，单位，职称，工资。 类的操作：调工资和评职称。 方法：具体按照一定的公式调工资，按照一定的条件 和步骤来评职称。
对象把数据和处理数据的方法封装成一个单元
2.3 继承（Inheritance）
在面向对象方法中，若一个类描述的是一组对象的共性信息，另一
个类描述的是一组对象的特性信息，则可以把前一个类定义为父类， 后一个类定义为子类。父类C++中称作基类，子类称作派生类。继 承指子类自动继承父类中定义的属性和服务。 面向对象方法中的类的继承性，完全和现实世界中人们描述事物的 方法相同。例如，在现实世界中，我们要描述猫、狗、狼、虎，由 于猫、狗、狼、虎都属于哺乳类动物，所以我们可以先定义哺乳类 动物。我们把哺乳类动物所共有的特征和习性定义在哺乳类动物中， 然后再分别定义猫、狗、狼、虎类动物各自特有的特征和习性。由 一般到特殊的分类方法是人们总结出的高效率地分类认识世界的方 法。 另外继承表示了类之间的“是一种”（is a kind of）关系。例如狗 是一种哺乳动物。 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。
2.3 继承（Inheritance）
继承性的特点： 继承性是父类和子类之 间共享数据和方法的机 制。 继承性具有传递性。 继承性包括单继承和多 重继承。
交通工具
飞机
汽车
轮船
水陆两栖车
2.3 继承（Inheritance）
继承性的优点 ： 使软件系统具有开放性。 可扩展。 更好地进行抽象与分类。 抽象类构成系统框架， 随着认识深入和具体化， 派生出更具体的派生类。 增强代码的重用率。当 继承另外一个类的行为 时，提供这些行为的代 码将不需要重新编写。
2.1对象（Object）和类（Class）
五、类和对象之间的关系 类可以理解为一个模板，通过它来生成具体的对象， 即类实例。类和对象之间的关系：类是对象的抽象； 对象是类的实例。 对象是现实世界中某个具体的物理实体或概念在计算 机逻辑中的映射和体现。

在现实世界中：是客观世界中的一个实体。 面向对象程序中：表达成计算机可理解、可操纵、具有 一定属性和行为的对象。 在计算机世界中： 是一个可标识的存储区域。
传统方法和面向对象方法的比较
输入 输出 过程1 过程2 过程3
数据实体
传统方法：系统 是过程的集合， 过程与数据实体 交互，过程接受 输入并产生输出。
面向对象方法： 系统是交互对象 的集合，对象与 人或其它对象交 互，对象发送与 响应消息。
传统方法：数据和象 的数据 处理数据的方法
2.1对象（Object）和类（Class）
二、类的定义 根据人类思维的习惯，为了便于对目标系统的 深入理解，将具有相同属性和操作的对象归为 一类(Class)。 在面向对象方法中，类是对具有相同属性和相 同服务的一组相似对象的抽象，或者说，类所 包含的属性和服务描述了一组对象的共有的属 性和服务。
2.2 封装（ Encapsulation）
操作1 界 面 操作2 操作3
状态 S
操作1,2,3的实现 对象的形象表示
信息隐藏主要有两个方面： • 一方面，对象的属性对外不可见，只能通过对外提供 的接口即操作来获得对象所提供的服务。 • 另一方面，对象操作的具体实现方法对外不可见，对外 只提供接口（操作）。接口和实现分离。
2.4 多态(Polymorphism)
多态的四种类型： 参数多态性是指对象或函数等能以一致的形式用于不同 的类型。例：C++中的类模板和函数模板。 包含多态性是同样的操作可以用于一种类型及其子类型。 例：C++中主要通过虚函数来实现。利用抽象类定义操 作，而用子类定义处理该操作的方法。 重载多态性是指一个函数名可以具有多个不同的功能， 这种不同的功能通过该函数名的多个重载定义体确定。 例：C++中的函数重载和运算符重载。 强制多态性是指通过语义操作把一个对象或变量类型加 以变换。这种类型变换可以有显式的和隐式的两种。例： C++语言中的强制类型转换。
2.5 消息（Message）与方法（Method）
一、消息的定义 消息：是要求某个对象执行某个功能操作的规格说明。 消息内容：通常包含接收方及请求接收方完成的功能 信息。 发送方：发出消息，请求接收方响应。 接收方：收到消息后，经过解释，激活方法，予以响 应。 二、消息的组成部分 接收消息的对象； 消息选择符（也称为消息名）； 零个或多个变元（参数）。 例：前面的例子中的消息：李四.调工资（）。
数据 结构
数据值
操作：调工资 评职称 受 聘
方法名 (参数)
抽象
行为：调工资 评职称 受 聘
执行的操作
方法：调工资 [计算公式] 评职称 [步骤、条件]
方法体
李伟.调工资（……）
抽象（Abstract）
抽象：指对一个过程或者一件制品的某些细节的有目
的的隐藏，以便把其他方面、细节或者结构表达得更 加清楚。 依据我们所研究的问题领域进行抽象，得到系统所需 要的类。和所研究的问题域无关的类要去掉。 另外，对于类的属性类似，和问题域相关的属性抽象 出来，其他属性去掉。比如教师类，眼睛大小，肤色 与研究的问题域无关，没必要抽象出来。
2.5 消息（Message）与方法（Method）
三、方法 当某一个对象收到消息后，要启动相应的操作来 对消息做出应答，而这些操作对外的表现形式 被称为方法。 方法往往会改变对象自身的状态或是发送出消息 给其它对象。 例：前面的例子中的方法：调工资（）{公式}