面向对想程序设计.ppt

,第二部分 C+语言和 面向对象程序设计,程序设计方法,过程式 PASCAL、C 对象式（面向对象） JAVA、C+ 函数式 Lisp 逻辑式 Prolog,函数式,在函数式模式中，程序被看成是一个数学函数。函数是把一组输入映射到一组输出的黑盒子。 函数式语言主要实现下面功能： 函数式语言定义一系列可供任何程序员调用的原始（原子）函数 函数式语言允许程序员通过若干原始函数的组件创建新的函数,逻辑式,依据逻辑推理的原则响应查询。把程序组织成一组事实和一组推理规则，它基于的是谓词演算。 程序员需要学习有关主题领域的知识（知道该领域内的所有已知的论据）或是向该领域的专家获取论据。程序员还应该精通如何逻辑上严谨地定义准则。这样程序才能推导出新的论据。 主要常用于人工智能领域的程序开发,过程式,以功能为中心，基于功能分解的程序设计范型。 主要思想：自顶向下，逐步求精 一个计算机程序可以看成是由一系列任务组成的，如读、计算和打印。任何一项任务如果过于复杂就将其分解成一系列较小的子任务，直至每一项任务都很小，很容易解决。 在程序实现中，许多函数用于完成这些任务。问题的焦点集中于函数，它们对特定的数据进行操作。,过程式,计算每门课的平均成绩,过程式,过程式,过程式,例： 从键盘输入一个学生的信息（包括姓名、年龄、性别、学号等）和一个老师的信息（包括姓名、年龄、性别、是否授课等），然后将信息输出到屏幕。,过程式,分析： 根据需求（题目要求），我们可以把问题划分为两个功能模块，一个是输入模块，一个是输出模块。 我们用C语言来写，参看下面的代码：,过程式,int main() / 主函数开始 / 声明用于存储学生信息的变量 char strStudentName20; / 学生姓名 int nStudentAge; / 学生年龄 char cStudentSex; / 学生性别 int nStudentNumber; / 学生学号 / 声明用于存储老师信息的变量 char strTeacherName20; / 老师姓名 int nTeacherAge; / 老师年龄 char cTeacherSex; / 老师性别 int nIsTeaching; / 是否授课 / 输入模块 GetStudentInfo(); / 输入学生信息 GetTeacherInfo(); / 输入老师信息 / 输出模块 PrintStudentInfo(); / 输出学生信息 PrintTeacherInfo(); / 输出老师信息 ,描述学生的数据,描述老师的数据,函数,函数,上面的例子中，我们可以进一步将属于学生和老师的变量放入结构中。这样可以在一定程度上完成对数据的封装。但在过程式程序设计中，数据与对其进行操作的函数仍是分离的。,过程式,/ 声明学生结构Student struct Student char strStudentName20; / 学生姓名 int nStudentAge; / 学生年龄 char cStudentSex; / 学生性别 int nStudentNumber; / 学生学号 ; / 声明老师结构Teacher struct Teacher char strTeacherName20; / 老师姓名 int nTeacherAge; / 老师年龄 char cTeacherSex; / 老师性别 int nIsTeaching; / 是否教书 ;,过程式,struct Window int height; int weight; long int color; window; void MoveWindow(Window w); void MinimizeWindow(Window w); main() MoveWindow(window); ,1、数据与操作相分离 2、程序由函数（操作）构成 3、程序的重心在函数（操作）上,问题,函数用于完成一定的功能，它们都是针对特定的数据进行操作的。那么我们能不能以特定的数据为中心，将数据与对其进行操作的函数封装起来呢？,对象式（面向对象）,面向对象程序设计出现在80年代中后期 面向对象程序设计不再是从功能入手，而是从对象（人、地方、事情等）入手,对象式（面向对象）,面向对象程序设计模拟自然界认识和处理事物的方法，将数据和对数据的操作方法放在一起，形成一个相对独立的整体对象（object）面向对象的程序设计就是由这些对象构造程序，同类对象还可抽象出共性，形成类（class ）。一个类中的数据通常只能通过本类提供的方法进行处理，这些方法成为该类与外部的接口。对象之间通过消息（message）进行通讯。,窗口,属性,方法,int height; int weight; long int color;,void Move (); void Minimize();,对象式（面向对象）,class Window private： int height; int weight; long int color; public： void Move (); void Minimize (); ; main() Window window； window.Move();,1、数据与操作结合 2、程序由对象构成 3、程序的重心在对象上,对象式（面向对象）,基本概念 对象（object） 类（class） 消息 （message）,基 本 概 念,行为,属性,调节旋钮,对 象,基 本 概 念,对象 从语言实现层面来看，对象封装了代码和数据 从概念层面讲，对象是某种拥有责任的抽象 对象内包含数据，让它知道自己的状态 对象内包含代码，让它可以适当地运行（做设计者希望它做的事） 从规格层面讲，对象是一系列可以被其他对象使用的公共接口,基 本 概 念,类是一个抽象的概念，用来描述某一类对象所共有的、本质的属性和行为。,类,基 本 概 念,类是一个抽象的概念，用来描述某一类对象所共有的、本质的属性和行为。,类 对象,描述这类对象共有的、本质的属性和行为,类的一个具体实现，称为实例,手表 一块手表,手表共有的属性（表针、旋钮、内部结构） 和行为（调节旋钮）,具体到一只圆形的或方形的手表,类,class Window private： int height; int weight; long int color; public： void Move (); void Minimize (); ;,main() Window window； window.Move();,基 本 概 念,我们把对象之间产生相互作用所传递的信息称做消息。,消 息,启 动,发送消息,接收并响应消息,消 息,基 本 概 念,我们把对象之间产生相互作用所传递的信息称做消息。,转 向,对象式（面向对象）,面向对象程序设计特点 封装性隐藏内部实现 继承与派生性复用现有代码 多态性改写对象行为,“面向对象”程序设计的特点,封装性,对象是一个封装体，在其中封装了该对象的属性和操作。通过限制对属性和操作的访问权限，可以将属性“隐藏”在对象内部，对外提供一定的接口，在对象之外只能通过接口对对象进行操作。,“面向对象”程序设计的特点,“面向对象”程序设计的特点,封装性,把对象的全部属性和全部行为结合在一起，形成一个不可分割的独立单位。,信息隐藏，尽可能屏蔽对象的内部细节，对外部世界形成一个边界或屏障，只保留有限的公有对外接口，使之与外部世界发生联系。,“面向对象”程序设计的特点,封装性,C+通过建立数据类型类来支持封装和数据隐藏。封装性增加了对象的独立性，从而保证了数据的可靠性。一个定义完好的类可以作为独立模块使用。,封装性隐藏内部实现,“面向对象”程序设计的特点,继承与派生,以汽车为例看客观世界描述事物的方式：,“面向对象”程序设计的特点,继承与派生,当定义了一个类后，又需定义一个新类，这个新类与原来的类相比，只是增加或修改了部分属性和操作，这时可以用原来的类派生出新类，新类中只需描述自己所特有的属性和操作。,面向对象程序设计提供了类似的机制：,新类称为子类或派生类，原来的类称为基类。派生可以一直进行下去，形成一个派生树。,“面向对象”程序设计的特点,继承与派生,继承性大大简化了对问题的描述，大大提高了程序的可重用性，从而提高了程序设计、修改、扩充的效率。,继承与派生性复用现有代码,“面向对象”程序设计的特点,语文、数学、英语、政治、物理、化学、生物,多态性,多态性指，同一个消息被不同对象接收时，产生不同结果，即实现同一接口，不同方法。,高中生,计 算 平均成绩,“面向对象”程序设计的特点,多态性,多态性指，同一个消息被不同对象接收时，产生不同结果，即实现同一接口，不同方法。,计 算 平均成绩,大学生,高数、英语、计算机、线性代数,“面向对象”程序设计的特点,多态性,多态性指，同一个消息被不同对象接收时，产生不同结果，即实现同一接口，不同方法。,多态性改写对象行为,C+语言的产生,C+是从C语言发展演变而来的。 引入了类的机制，最初的C+被称为“带类的C“。 1983年正式取名为C+。,Bjarne Stroustrup,C+语言的产生,为了使C+具有更好的可移植性，美国国家标准局（American National Standards Institute, ANSI）于1990年设立了ANSI X3J16委员会专门负责制定C+标准。 不久，国际标准化组织ISO也成立了自己的委员会，负责制定C+标准。 同年，ANSI和ISO将两个委员会合并，共同合作进行C+标准化工作，委员会称ANSI/ISO。,C+语言的产生,1998年，经过委员会的不懈努力，C+的国际标准（ISO/IEC）获得了ISO、IEC（International Commission，国际电工技术委员会）和ANSI的批准，这是第一个国际C+标准，称为标准C+或ANSI/ISO C+。 2003年，委员会制定并发布了C+标准第2版。,C+语言,C+不是一个纯面向对象的程序设计语言,C+语言,打着面向对象的幌子干着面向过程的勾当！ C+ 编译器对 C 程序的兼容性造成了最底层的“过程勾当”。 实际上用 C+ 编程的人，大部分不自己创建类，而是使用类库，这样就造成了他们把类库作为一种高级的函数库来理解，并没有真正理解面向对象的思想。 C+ 给了我们第二条道路去走过程编程,C+语言和面向对象程序设计,程序设计基础 结构化程序设计 面向对象程序设计 程序健壮性设计,控制台(console)应用程序,DOS-like程序。 以main函数为入口点。 Console窗口将成为其标准输入和输出装置。 仍然可以调用部分的、不牵扯到图形使用者接口（GUI）的Win32 API（尤其是KERNEL.DLL模块所提供的那一部分），所以它可以使用Windows提供的各种高级功能，它可以产生进程，产生线程。甚至还可以在其中使用部分的MFC类（同样是与GUI没有关联的），例如处理数组、链表等数据结构的collection classes（CArray,CList）、与文件有关的CFile、CStdioFile。,第一个C+程序 HelloWorld,该程序在控制台输出一个字符串,#include int main() cout“Hello World“endl; return 0; ,第二个C+程序 还是HelloWorld,该程序在控制台输出一个字符串,#include using namespace std; int main() cout“Hello World“endl; return 0; ,分析我们的Hello World,#include 预处理命令“#” using namespace std; 引用std名字空间,C+头文件,C+标准库的程序实体是在名空间std中定义的，在C+程序，如果包含的是相应的C+的头文件，则应通过名空间std来使用这些功能。,C+头文件,C+标准库包含了C语言和针对C+提供的新功能，其头文件定义如下： C标准库提供的头文件，在C+标准库中也提供了相应的头文件，文件名的约定是：把C标准库头文件名的.h去掉，然后在文件名前加一个字母c。比如stdio.h 变为 cstdio C+提供的新功能的，去掉.h后缀，并放入std名字空间，比如 iostream.h 变为 iostream。,C+头文件,现在很多的C+实现为了保证与C语言的兼容性，往往同时提供了两套头文件。但注意：在VC+6.0的C+标准中，从C标准包含进来的功能并没有在名空间std中定义。,分析,void main() 程序入口点 cout“Hello World“endl; cout：标准输出流对象，作用相当于printf ：插入符，将后面的内容插入到cout中，即输出到屏幕上。 endl：end of lin