5章面向对象程序设计.pdfVIP

第五章 面向对象程序设计 5.1 面向对象的思想和方法 5.2 面向对象程序计语 5.3 类、对象与封装 5.4 函数重载 5.5 类的定义和对象说明 5.6 继承和派生类 5.7 运算符重载 5.8 类模板和函数模板 5.9 面向对象软件开发方法 习题与思考 第五章 面向对象程序设计 第五章 面向对象程序设计 本章首先简要介绍面向对象方法的基本思想、概念、原则以 及面向对象程序设计的方法，然后以面向对象的主要特征为主 线，通过实例循序渐进地说明面向对象程序设计语言C++的基本 特征。其目的在于使读者了解面向对象程序设计的基本思想和概 念，初步掌握使用C++实现面向对象软件开发的基本方法。 5.1 面向对象的思想和方法 客观世界中任何一个事物都可以看成一个对象，客观世界是 由各种各样的对象组成的，它们之间存在一定的联系。软件开发 是对问题求解的过程。从认识论的角度看，整个软件开发过程可 以归结为两项主要活动，即人们对所要解决的问题及其相关事物 的认识和基于这种认识所进行的描述。 所谓“认识” ，是在所要处理的问题域范围内，通过人的思维对该问题域 中客观存在的事物以及对所要解决的问题产生正确的认识和理解， 包括弄清事物的特征、行为及彼此之间的关系，并找出解决问题的方法。所 谓“描述” ，是用一种语言把人们对问题域中事物的认识、对问题及其解决方 法的认识描述出来，最终的描述必须使用一种计算机能够识别的语言——编 程语言。 概括地说，面向对象是把一组相互无联系的对象有效地集成在一起。它 的基本思想，是从客观存在的事物（即对象）出发，来构造软件系统，并在 系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。这可以使系统直接地映射问题 域，保持问题域中事物及其相互关系的本来面貌。面向对象方法是以对象为 中心的开发方法。它强调直接以问题域（客观世界）中的事物为中心来思考 问题，认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象地表示为系统中 的对象，作为系统的基本单位。面向对象方法更强调运用人类在日常的逻辑 思维中采用的思想方法和原则，例如抽象、分类、继承、聚合、封装等，这 使得软件开发者能更有效地思考问题，并以其他人也能看得懂的方式把自己 的认识表达出来。面向对象方法的主要特点可概括如下： (1) 从问题域中客观存在的事物出发来构造软件系统，用对象 作为对这些事物的抽象表示，并把对象作为系统的基本构成单位。 (2) 一个对象包含两个特征：静态特征（可用一些数据来表示 的特征），例如学生对象的姓名、性别、身高等，用对象的属性表 示；动态特征（即对象的行为），例如学生对象进行的活动、上课 等，用对象的服务或操作表示。 (3) 对象是数据和有关操作的封装体，它突破了传统的数据与 操作分离的模式，较好地实现了数据的抽象。 (4) 对事物分类，把具有相同属性和服务的对象归为一类，类 是这些对象的抽象描述。 (5) 运用抽象的原则，从而得到一般类和特殊类。特殊类继承 一般类的属性和服务。面向对象方法的继承性体现了概念分离抽 象，便于软件演化后的扩充。 (6) 复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分 （称作聚合）。 (7) 对象通过其对外提供的服务来完成自己的任务。 在OO方法中，把向对象发出的服务请求称为消息。当有其 它对象请求该对象执行某一服务时，即响应这一请求，从 而完成指定的服务。因此，对象之间通过消息进行通信， 以实现对象之间的动态联系。面向对象方法用消息将对象 动态链接在一起，以便在概念上体现并行性和分布式结 构。 因此，面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封 装、聚合、消息传送等概念来构造系统的软件开发方法。 5.2 面向对象程序设计语言 程序设计语言是表达软件的工具，是人机交互的媒介。随着软 件技术的发展，程序设计语言快速发展。60-70年代兴起的结构化 程序设计，希望以规范的软件结构消除复杂软件内部的混乱，解决 “软件危机”的问题。但是随着硬件的发展，软件规模逐步扩大，结 构化程序设计在解决“软件危机” 问题上也显得“力不从心”。因此， 在90年代初，以Smalltalk