编程思想 _用Minercraft来讲解面向过程与面向对象

Posted 2022-11-28 「已注销」

c++_两大编程思想：面向过程与面向对象 ——初识面向对象

！！！这篇文章主要学习面向对象和面向过程的思想，面向对象的具体实现将在后续文章出现

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面向对象是一种编程思想, 2大编程思想其中一个就是面向对象, 另一个叫做面向过程。

面向对象的优缺点与面向过程是一种互补！将两者联系起来才可以使编程效益最大化

那么我们首先先了解一下面向过程：

一. 面向过程

面向过程遵守“从上至下”的设计模式，C语言编程就是一个面向过程的编程

（java是纯面向对象，c语言是纯面向过程，c++半面向过程）

用面向过程的方式解决问题的思路：

提出问题，分析问题的处理流程，将一个大问题分解成小问题，如果小问题比较复杂，那么就分解为更小的问题去逐一解决这些问题，当一个问题解决完成开始解决下一个问题，最终完成整个处理流程，这种编程思想的方向主要是解决问题中的一个个过程，因此被称之面向过程。

面向过程就相当于一个流水线，以Minercraft制作一个火把为例：

提出问题：Minercraft里面制作一个火把！

处理流程：

1. 想致富先撸树！！ 获取原木
2. 将原木分解为木板 获取木板
3. 将木板分解为木棍 获取木棍
4. 获取煤炭
5. 用煤炭和木棍合成火把

我的第一个火把诞生了，这样的设计过程思想称之为面向过程

优缺点：

1、优点：

1. 程序结构简单，仅由顺序结构，选择结构，循环结构三种基本结构组成即可解决任何问题，对于面向过程需要专注于逻辑的学习，不需要记忆很多的语法。
2. 对于一些结构简单的问题，通过面向过程可以高效的解决问题
3. 把大问题分解为小问题解决，逐一把小问题解决，可以使问题简单化
4. 自上向下，一步一步解决问题，从整体角度看待问题，开发者可以更全面的考虑问题，对整个程序的逻辑结构清晰明了，作为独立的开发者而言，这样纵观全局的开发模式自然是合适不过了（但这也是它面对多人开发最大的弊端）

2、缺点：

1.在面向过程的时候，数据和操作往往都是分离的，如果数据的结构发生改变，操作数据的函数就必须重写，会产生巨大的代价。
2.数据不具有封装性，很多变量都暴露出来，容易被篡改，产生安全问题
3.在多人协作开发时，会产生标识符重名，每个人之间的项目逻辑不清楚
4.面向过程需要一个问题解决才能开始下一个问题，但是在多人协作开发过程中，这样的编程方式是一个巨大的阻碍。

为了解决面向对象的这也不足，面向对象编程思想产生了！

二. 面向对象

1. 面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法，是计算机编程技术发展到一定阶段后的产物。现实中的基本单元的物体在程序中对应的基本单元就是对象。

2. 面向对象可以理解为：将现实世界的事物抽象成对象，现实世界中的关系抽象成类、继承，帮助人们实现对现实世界的抽象与数字建模。

3. 它将应用程序看成实现某些特定任务功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。

4. 对象在程序中抽象为两个部分：

   描述对象的状态或者属性的数据（变量）

   描述对象的行为或者功能的方法（函数）

以上内容部分取自百度百科

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用面向过程的方式解决问题的思路：

1. 实现一个类，这个类里面封装好了，需要解决这个问题的数据和方法通过类实例化一个对象，然后调用对象的功能。
2. 分成各个对象解决问题，没有合适的对象就生成一个对象。

对于面向对象的现实分析：我们依然用Minercraft来举例

这次我们要实现的不再是向火把这样简单的东西！

我要用红石电路做个CPU出来！！！ （卑微劝退）

我要用红石电路做一个简单的永动机

如果我们依然用面向过程来解决这个问题！

分析问题：Minercraft中制作永动机

处理流程：首先我们应该采集材料红石矿，然后获取，红石粉，制作各种红石原件，而制作每个红石原件再分为小问题解决，解决之后收集制作各种电源类原件，导线类原件，用电器原件，如果没有这些我们都不能开始正式的制作，现在你建立了一个服务器，好朋友们来帮助你一起完成这个永动机，你让好朋友去做这些原件，但是好朋友却迟迟等不来你的原材料，这就是弊端。

编程逐渐成熟起来，我们的服务器MC世界也已经很成熟了，我们所需求的促使我们应该开始采用面向对象了

此时我们服务器的MC世界已经很成熟，我们的服务器也已经有了很多的玩家，在这个MC世界有一个庞大的管理系统，我们的向往更优质的设备，此时我们希望制作一个计算机，在我们这个庞大的管理系统（项目）中，给每一个玩家设置了一个任务，还有高级的玩家作为管理者，分别管理不同的职务，低级玩家去负责采集给对应的管理者提升自己，经过发展我们的世界存储这许多的库存，已经有了显示器等科技，当新的科技需要完成时，我们不在需要从原材料开始，我们可以通过获取显示器等——调用类对象，把这些低级科技变成高级科技，同时我们的每一个人都在同时工作，在这里显示器是对象，计算机也是对象。如果我们在MC世界有一个小的动车，我们需要一个大的能运送多个人的货运车，我们不需要重新做一个车，车的结构已经有了（我们继承！），发动机不够就加（引入对象2级发动机），轮子不够就加（引入对象轮子），而这些轮子和发动机是在你做货车之前就已经准备好了的！你要用就给你（给你接口），但是你所要操作的是改装，轮子是怎么做出来的你不需要知道，你也无法直接去改变轮子大小（私有），这是另一个玩家针对轮子这个对象应该考虑的。

面向对象的特点：

对比上面流程中小括号的关键词，看看是否理解

    1、面向对象将数据和行为结合在一起，共同来表达一个数据。
    2、在面向过程中，数据和行为是分开的，当问题比较复杂或涉及多开发，那么会导致拓展和维护很困
难。而面向对象能解决这个问题，问题会被分解为一个个的对象，每一个对象有独立的数据和行为，修改或拓
展某一个对象时并不会影响到其他对象。
    3、面向对象的封装性、继承及多态。
        ①封装：封装就是将属性（数据）私有化，提供公有的方法（行为）访问私有属性。通过封装可以对
对象属性进行存取限制，提高了程序的维护性。
        ②继承可以在原来的对象基础上很快的产生新的对象，新的对象是一个全新的个体，但又有原来对象
的特性。如同现实生活中的父子继承，儿子是一个新的个体，但又继承了父亲这个个体的特点，比如：外貌，
性格。
        ③多态是面向对象思想的核心。做到同一个接口，使用不同的实例就能去执行不同的操作。方便了程序的
设计。
    4、面向对象编程可以使代码维护方便、可扩展性好、支持代码重用技术
    5、对象唯一性：每个对象都有自身唯一的标识，直到毁灭。
    6、将具有一致性的属性和行为的对象抽象成类。

高内聚低耦合：

高内聚低耦合是判断软件好坏的一个标准，多用于面向对象程序设计。

内聚：每个模块在项目中的独立程度，不依赖于模块外部代码；

耦合：模块与模块之间接口的复杂度，越复杂，耦合度越高；

高内聚：尽可能类的每个成员方法只完成一件事（最大限度的聚合）；

低耦合：减少类内部，一个成员方法调用另一个成员方法；

也就是说一般情况下内聚与耦合成反比例；

良好的程序习惯应该尽可能的保证高度的”高内聚低耦合“