《第1章面向对象程序设计概述.docVIP

面向对象程序设计概述 近年来，面向对象程序设计的思想已经被越来越多的软件设计人员所接受。它是在吸收结构化程序设计的一切优点的基础上发展起来的一种新的程序设计思想。这种新的思想更接近人的思维活动，人们利用这种思想进行程序设计时，可以很大程度地提高编程能力，减少软件维护的开销。面向对象系统最突出的特点是封装性、继承性和多态性。 1．1什么是面向对象程序设计 在软件设计和实现中，传统的被人们广泛使用的方法是面向过程的程序设计方法。在讨论面向对象程序设计之前，我们需要讨论一下面向过程的程序设计。 1．1．1面向过程程序设计的基本概念 面向过程的程序设计思想的核心是功能的分解： 第一步 要做的工作就是将问题分解成若干个称为模块的功能块; 第二步 根据模块功能来设计一系列用于存储数据的数据结构; 第三步 编写一些过程(或函数)对这些数据进行操作。 显然，这种方法将数据结构和过程作为两个实体来对待，其着重点在过程。 设计人员首先考虑如何将功能分解，在每一个过程中又要着重安排程序的操作序列，但同时程序员在编程时又必须时时考虑数据结构，因为毕竟要将操作作用于数据上。数据结构和过程的这种分离，给软件人员造成沉重的负担。例如，我们不可能要求数据结构始终没有变化，且不说在软件维护的时候数据结构有可能发生变化，就是在软件开发的过程中也不能保证数据结构不变化。 面向过程的程序设计的缺点之一就是一旦数据结构需要变更的时候，必须修改与之有关的所有模块。因此，面向过程的程序的可重用性差，维护代价高。 下面，我们举一个实例来进一步讨论面向过程的程序设计方法。 考虑一个银行系统。该系统允许顾客开设不同类型的银行账户，其中包括现金账户、支票账户和贷款账户，同时允许顾客存款、取款和转账。根据面向过程的程序设计方法，首先我们将银行系统分解成三个模块分别负责存款、取款和转账三项工作。这三个过程是MakeDeposit、WithDraw和Transfer。接着，建立一个简单的数据结构： struct account{ char name； /* 姓名 */ unsigned long accountld； /* 账号 *／ float balance /* 余额 */ float interestYTD ／* 年利息 *／ char accountType． ／*账户类型(现金、支票和贷款) *／ }； 然后，对每个过程按照一定的操作顺序编写程序。 我们来分析一下，程序员所关心的是否与顾客一致。 （1）对于一个顾客来说，他最关心的是账户中还有多少钱，利息是多少，钱存在银行是否安全，而不会对存钱和取钱的程序执行的过程感兴趣。对他而言，只是需要知道存、取款手续，并按照这些手续去做就足够了。 （2）程序设计人员所关注的是如何写存、取款的代码，如何在已经建立的数据结构中填写数据并管理它们。 可见，程序员与顾客关心的事情是不一致的，这是由于数据结构与“过程”的分离造成的。再进一步分析，顾客与他们的银行账户有没有特殊的关系。在软件系统中，由于顾客只不过是一串字符和数字，因而不用考虑到底是谁拥有该账户，账户里的内容是什么，而银行账号也只不过是一个整数。 另外，由于数据结构与“过程”的分离，程序员可以非常方便地修改账目，因为对他来说，只不过是在修改数据结构中的数字，实际上他可能通过修改数据而取走顾客的钱。 最后，我们考虑如果数据结构发生了一些变化会产生什么样的结果。对于accountType数据项，原来只有现金账户、支票账户和贷款账户三种取值，程序只能识别这三种取值。由于账户类型的不同，我们在编写存款等过程时，将以不同的操作序列与之对应(在同一个过程中分情况处理)。对现金账户、支票账户和贷款账户的处理不会完全相同。假设现在需要增加一种账户类型——退休账户，后果如何?原来的程序肯定出错。因为在原来的程序中我们只考虑了以上三种账户的情况，对于新增加的账户类型，原来的程序不会处理。也就是说，每增加一种新的账户类型，都必须重新编写程序代码，可见其维护软件的开销是相当大的。 上述这些问题的出现都是由于面向过程程序设计的解决方法的着重点在功能，而我们通过分析发现，数据对于客户(尤其是顾客)似乎更重要。在这里，程序员关心的是如何做(how to do)，而顾客则关心的是做什么(what t0 do)，这是由于过程和数据的分离造成的。使用面向对象的程序设计技术是解决这些问题的最好方法。