面向对象程序设计.ppt

1、面向对象程序设计,Object Oriented Programming,教师：姜 玥,1/56,资源,用户： 密码：20021-5,2/56,第1章 绪论,要点,程序设计 程序设计语言 C+,3/56,计算机发展史,1.1 程序设计与程序设计语言,4/56,主机,计算机系统,系统软件,硬件系统,外部设备,软件系统,应用软件,CPU,内存,输入设备,输出设备,外存储器,编程语言,汇编语言、高级语言,操作系统、编译程序,数据处理、信息管理,5/56,计算机-20世纪人类带给21世纪的最有价值 的礼物，人类文明历史上最伟大的发明之一；,1.计算机与程序设计,计算机与其他发明的主要差别,发明器官的延

2、长/替代； 计算机人脑功能的延长/替代电脑； 发明应用在各不同的局部领域； 计算机应用在几乎所有的人类活动的领域。,6/56,程序(软件)是计算机的必要组成部分,硬件计算机 软件程序设计，软件开发,计算机产业(硬软件的研究、设计和生产) 是进行程序设计与开发,程序：要计算机完成某任务所规定的一系列 动作步骤。,程序设计的工作量无止境，极困难复杂又 富有魅力和创造乐趣,7/56,-计算机唯一可以读懂的语言 指令=指令码+地址码的固定长度的2进制位串,2.程序设计语言,程序设计的任务,-用计算机懂得的语言(程序设计语言)编写 程序，交给它去执行。,计算机指令系统,机器语言,机器语言程序设计,把计算

3、机完成的任务分解为指令表/指令 系统包括的动作，以指令序列的形式写出。,8/56,低级编程语言,汇编程序的出现背景,机器易懂，但对人不方便。汇编程序： “汇编语言”翻译为“机器语言”。,汇编语言,-用人比较习惯的符号代替指令编码,低级语言,-汇编语言和机器语言,9/56,依赖于机器，可移植性差 代码冗长，不易于编写大规模程序 可读性差，可维护性差,低级语言的共同点,语言结构以面向机器的指令序列形式 为主，与人的习惯语言方式距离较远。,低级语言的共同缺点,10/56,高级程序设计语言,编译系统/编译器,设计人们习惯的高级语言规范； 当时计算机主要是工程计算， 描述计算 任务的高级语言的主要是数学

4、表达式。 设计编译程序：把高级语言写的对计算任务 的描述翻译为机器语言的指令序列。,例：5*x+3;,11/56,FORTRAN语言 -标志着计算机技术的新的里程碑,高级程序设计语言及其编译系统的帮助， 人们可编制出规模越来越大，结构越来越复杂 的程序。计算机的应用领域不断扩展，计算机 技术发展到今天的局面，没有高级语言及编译 技术的突破是不可能实现的。,12/56,高级程序设计语言的特点,严格的结构化形式 丰富完备的数据类型 运行效率高 查错能力强,13/56,3.程序设计方法理论的发展,程序设计技术的发展过程,计算机诞生，von Neumann模式形成，低级 语言编程是主要开发形式；,14

5、/56,3.程序设计方法理论的发展,程序设计技术的发展过程,计算机在工程计算领域的成功应用； 低级语言程序设计-推广计算机应用的主 要障碍； 第1代高级语言诞生，Fortran和Algol_60 为代表,表达式处理为重点，重视目标代码 的效率；,15/56,计算机应用在5/60年代的发展，包括宇航和机 器人等大型应用程序的开发、使用进入新阶段； 大规模程序频频出错为特征的“软件危机”发生， 引起关于“Goto语句的辩论； 例：1962年，软件出错美国金星探测器水手 II号卫星发射失败 SP和软件工程被提倡，以Pascal和C语言为代表， 强调数据类型、程序结构，主张牺牲效率保证程 序无/少错；

6、,程序设计技术的发展过程,16/56,计算机在更广泛的领域中应用，包括系统程序 (OS和编译系统)，管理系统程序和智能程序； SP面对图形界面窗口系统等大规模的程序的软 件商品化、部件化的要求，编程成为新瓶颈； OOP从理论实践，以Smalltalk,C+等语言为 代表程序设计理论成熟； 计算机应用以并行化、网络化、多媒体化、智 能化为主要特征，形成巨大的产业。,程序设计技术的发展过程,17/56,计算机应用领域的扩展、软件规模和 复杂度的提高程序设计技术的升级,高级语言编程的初级阶段,高级程序设计语言的主要特点,计算机应用的主要领域：数值计算 语言中变量、表达式、向量和矩阵(数组) 的处理是

7、主要部分 主要目标：生成效率较高的目标程序,18/56,高级语言的出现打破低级语言的“指令 序列”的死板的程序格式 过程型的程序设计语言是程序设计语言 的主流 FORTRAN，ALGOL_60Pascal，CC+,高级语言编程的初级阶段,高级程序设计语言主要的特点,例：Algol_60：用于算法描述的自由格式 的分程序结构语言； COBOL：用于商业和事务处理领域的语言,例：LISP：用于符号处理的函数式程序设计 语言； PROLOG：用于AI领域的逻辑型程序设计 语言。,19/56,SP阶段,SP思想,程序的标准首先是可读性和可维护性，其次 是高效率； 可读性：改善程序书写的静态结构，好的语

8、 言风格，结构清晰，符合人的阅读习惯，注 意编程格式，给程序有意义的命名，注释； SP：设计程序的技术，采用自顶向下、逐步 求精的设计方法和单入口单出口的控制结构；,20/56,SP阶段,SP思想,自顶向下、逐步求精的设计方法符合解决问 题的规则，软件开发的成功率；开发出的 程序具有清晰的层次结构，易阅读理解及修 改调试扩充； 程序出问题的更主要原因：程序执行中动态 结构的混乱。SP的最主要目标：尽可能使程 序运行的动态结构与程序书写的静态结构相 对一致。,21/56,这依赖于： 语言只包括顺序、选择、循环3种控制结构， 目标：使程序的各局部符合控制的单入口单 出口原则。 模块化的程序设计，努

9、力规范和简化模块间 的联系，充分利用过程/函数的参数机制，规 范程序模块间的接口。,22/56,SP阶段,SP思想,严格区分数据类型，程序中出现的数据必 须进行类型说明和任何数据操作进行类型 检查。,体现SP思想的语言：Pascal和C,程序 = 过程 + 过程调用,公式化描述,23/56,OOP阶段,OOP方法在90年代盛行的原因,OOP方法从思想上抓住了软件开发的本质 和规律；OOP方法开发的软件产品，易重 用，易修改，易测试，易维护，易扩充； 计算机要解决的问题的重要性，复杂性， 原程序设计技术不再满足要求； 较好地解决软件模块化、信息隐蔽和抽象。,24/56,OOP阶段,OOP语言的要

10、素,对象 -状态和操作/方法的封装体； 类 -创建对象的模板，包含着所创建对象的 状态描述和方法的定义； 继承,例：人(类)-父母(对象)-子女(继承，多重 继承),25/56,类和对象的关系,26/56,对象和消息,27/56,class Car int color_number; int door_number; int speed; void brake() void speedUp() ; void slowDown() ,28/56,variables,methods,29/56,30/56,程序 = 对象 + 消息 面向对象=对象 + 类 + 继承 + 通信,公式化描述,31/56

11、,OOP阶段,OOP的3大特征,封装性 类的属性和行为封装在同一模块中，对外不 透明，只有用接口才能访问内部信息。（安 全可靠） 继承性 实现行为共享和代码重用。高层次抽象的是 父类，低层次抽象的是子类。（如学生例） 多态性 不同对象对相同消息有不同意义的解释，使 它们表现的行为和动作也不同。（如不同的 人干同一事）,32/56,33/56,例：输入圆的半径，求圆的周长和面积,方法1：SP 数据描述：半径、周长、面积用float型 数据处理：输入半径r； 计算周长2*pi*r； 计算面积=pi*r2； 输出半径、周长、面积。,34/56,#include void main() float r

12、,girth,area; const float pi=3.1415; coutr; girth=2*pi*r; area=pi*r*r; cout半径：rendl; cout周长：girthendl; cout面积：areaendl; ,35/56,方法2：OOP 类型/类：圆 属性/数据成员：半径、周长、面积 方法/成员函数：计算周长2*pi*r； 计算面积=pi*r2。,36/56,#include class Circle float radius; public: void Set_Radius(float r)radius=r; float Get_Radius()return r

13、adius; float Get_Girth()return 2*3.1415*radius; float Get_Area()return 3.1415*radius*radius; ; void main() Circle A,B; A.Set_Radius(6.23); cout半径：A.Get_Radius()endl; cout周长：A.Get_Girth()endl; cout面积：A.Get_Area()endl;,37/56,B.Set_Radius(10.23); cout半径：B.Get_Radius()endl; cout周长：B.Get_Girth()endl; cou

14、t面积：B.Get_Area()endl; ,38/56,4.程序设计技术的层次,算法 方法学 语言 环境与工具,39/56,1.2 C+语言概述,1.为什么选择C+语言,OOP逐渐成为主流设计技术 OOP技术不取代SP和一般的程序设计的 技能技巧 C+在各种不同机型上都有优秀的编译系 统和相关的环境与工具 C+最可能取代C而成为主流的软件开发 语言 C+-计算机专业主要的教学语言,40/56,带类的C C+的诞生 C+的发展,2. C+语言简史,41/56,3. C+语言的特点,-新的类的定义就是一种新的抽象数据类型， 用在不同的程序系统中,C+是支持OOP的最主要的代表语言之一,封装和信息

15、隐藏,-数据和对数据的操作封装到类和对象之中,抽象数据类型,继承和派生,-实现程序的重用,42/56,传统的处理方法,43/56,对象封装的处理方法,44/56,私有数据,方法,方法,数据,对象A,对象B,公有数据,45/56,bicycle,(super class),Mountain bikes,Racing bikes,Tandem bikes,sub class,46/56,-实现类型和函数定义的参数化，进一步抽象,C+是支持OOP的最主要的代表语言之一,函数与运算符的重载，虚函数的多重定义,-实现多种情形下的多态特征； 提高程序的水平,模板,3. C+语言的特点,47/56,C+是实

16、践中的创造，语言的各特征、研 制过程，体现了面向实用，面向软件开发 者的思想,3. C+语言的特点,C+是C的超集,C+与C比较,从C中继承简明高效的表达式形式 易于解决目标代码高质量高效率的问题 吸纳80年代的C程序员，自然地转向C+ 与80年代以来的大批C程序软件兼容,48/56,C与C+及其编译系统同时发售，促进 C程序员向C+转化； 对C的语法成分，做了许多取代工作。,3. C+语言的特点,C+是C的超集,C+与C的相关问题,例：引人const常量和内联函数概念，取代 宏定义； 引入refrence引用概念，部分取代C中 过于灵活而影响安全性的指针； 引入动态内存分配运算符，取代较低

17、级的有关库函数；,49/56,3. C+语言的特点,C+是C的超集,C+与C的相关问题,例：引入动态内存分配运算符，取代较低 级的有关库函数； 引入用于数据I/O的流类，取代可读性 差的C的I/O库函数。,C+与C的完全兼容的问题,例：语言成分中的冗余/重复； 同时支持SP框架和OOP框架； 误解：C+是C的扩集，是C的改善， 实际上在设计方法、思想和风格上， 二者有着本质差别。,50/56,#include文件,.CPP 源程序,.obj 目标程序,.exe 可执行程序,#include文件,产生C+可执行文件的过程,51/56,在VC中产生的文件,.CLW：支持ClassWizard .DSP：项目文件 .DSW：工作空间文件 .NCB：支持ClassView .OPT：保存工作空间的配置 .PLG：日志文件,52/56,4. C与C+的基本比较,53/56,例：输入1个圆的半径，计算圆的面积。,方法1