类与对象的基本概念

1、类与对象的基本概念数 据 结 构类与对象的基本概念1.1 类与对象人类是一个类(class)。张三是人，李四是人，都是人类的实例(instance)，或称对象(object)。一个类描述一类事物以及该类事物所应具有的属性，如人有身长、体重、文化程度、性别、年龄等。一个对象是类的一个实例，它具有确定的属性值，如张三身高1.80米，体重70公斤，大学本科，男，21岁。人类只有一个，人类的实例可以有无数个。对象是具体的，对象可以被创建和销毁。类是抽象的，类是无所不在的。 例如桌子是一个类，人们不断打造各种尺寸和各种风格（属性）的桌子（桌子的实例），打造桌子，又不断毁坏桌子。年复一年，旧的去了，新的又

2、来，但桌子的概念没变。它是一个抽象的概念。应该称它为桌子类，以区别于打造的具体桌子。在计算机领域中，对象是指在应用问题中出现的各种实体、事件、规格说明等。它是由一组属性值和在这组值上的一组服务（或称操作）构成的。其中，属性值确定了对象的状态。例如，一个显示在计算机屏幕上的圆，作为一个几何对象，它是由圆心坐标、半径长度、边线颜色和内部颜色等属性值来确定位置、大小、颜色等状态。可以通过对象的服务来改变该对象的属性值。 例如，服务move(x,y)，将一个圆移动到由实数x，y所指定的圆心的新位置上。 服务setRadius(r)、改变圆形的半径。 服务setEdgeColor(c)，改变圆形的边的颜

3、色和其内部颜色。 在面向对象的方法中，类是具有相同操作（服务）与相同数据格式（属性）的对象的集合。类中的每一个对象称为该类的一个实例（instance）。有一个计算机电子邮件系统，其主要工作涉及到发信人写信、收信人看信，还有电子邮件系统中信的收（receive）、发（send）及存储（store）等方面。 例如，你在计算机上写一封信给你的同事John，那么这封信本身是一个对象。它具有一般信所有的共性。例如，有信的内容和允许你处理的一些方法或动作（读信、写信、发信等）。信的内容在计算机中称为数据，而需要处理的一些方法和动作，在计算机里则统称为“操作”，将这些信的共性汇集起来就有了对象这一概念。用

4、计算机软件的术语可描述为公式对象=数据+动作所有的信的集合就构成了类，信中的内容不同（即对象的属性值不同）。类中的“信”都具有相同的服务：发信。发送英文信和发送日文信的方式是一样的。处理英文信和处理日文信有相同的方式，还有一些各自独有的方式。那么，如果建立两套平行的信件处理机制，显然是不经济的。 可以由“信”这个类来定义两个类：“英文信”和“日文信”，它们保留了“信”类的服务，并添加上各自独立的服务。这种“保留”称为“继承”。 “信”类称为基类，基类又可称为父类、超类或泛化类。它具有一般信件的公共操作，读、写、发送信。“英文信”、“日文信”称为派生类，又可称为子类或特化类。它们继承了其超类“信

5、”和读、写、发送等操作，但同时又加上它们自己的“英文”和“日文”特定操作。类、派生类和实例的关系如图2-1所示。 继承和重用是相辅相成的两个概念。 要制造新的电冰箱，可以有两种选择： 一种是从草图开始； 另一种是对现有的电冰箱的型号加以改进。 也许现有的型号已经令人比较满意，但如果再增加两个功能，会更加完美。 在原有的型号基础上增加两组电路，很快就制造出来新的电冰箱了，被赋予一种新的型号。这就是继承和重用。 继承是一种联结类的层次模型，并且允许和鼓励类的重用。 层次结构的上层（或祖先类）最具有通用性。 下层部分，即后代具有特殊性。 类可以从它的祖先那里继承方法和实例变量（即对象中可访问的数据）

6、，也可以修改或增加新的方法使之更符合特殊的需要。 1.2 消息与合作一个对象内具有过程和数据。外部的用户或对象对对象提出的请求，可以称为对该对象发送消息。在电子邮件系统的例中，对象“信”具有读信、写信或发信等操作，是由系统设计者开发并由对象“信”提供给用户的，用户可以发送一个消息（或称为请求）来请求所需的服务。在面向对象的方法中，另一个经常用的概念就是“合作”。 合作是指两个对象之间共同承担职责来达到某一目标。当你告诉对象“信”，你想把它发送给John时，你此时的作用就是一个客户。对象“信”在这里相当于一个服务器。它提供给你一个服务。 你还可以要求别的服务，如读、写信等。很多人用客户/服务器模

7、型来描述面向对象模型。在这个模型中，各个对象具有完成不同任务的职责，客户对象可以通过服务器对象来完成一些任务。 这里把两个对象共同承担职责称为“合作”。1.3 多态性多态性机制是指允许不同类的对象对同一消息作出响应。 以前面提到的电子邮件系统为例，现有局域网类对象LAN和宽域网类对象WAN，这两类对象均可对来自对象“信”的同一消息“发送给John”作出响应。即对同一个“发送给John”操作，可以有不同的实现方法。可以通过TCP-IP协议来找到John，也可通过X.25协议来找到John，这是在系统运行时由系统决定的。这种动态决定实现方法的机制称为动态联编（dynamic binding）。 一个多态性的例子： 学生类应该有一个计算成绩的操作。大学生继承了中学生。对于中学生，计算成绩的操作是对语文、数学、英语等课程的计算，而对于后继的大学生，计算成绩的操作是对高等数学、计算机、普通物理等课程的计算。 多态性引用静态类型和动态类型。多态引用的动态类型可以在程序执行期间在实例之间进行变化。 在