C++面向对象程序设计之类和对象的特性

Posted 2021-11-12 yifchan

类和对象的属性

注意：本文为书籍摘要版，适合有一定程序基础的人阅读。

2.1 面向对象程序设计方法概述

2.1.1 什么是面向对象的程序设计

1.对象

客观世界中的任何一个事物都可以看成一个对象。

如果我们把一个班级作为一个对象时有两个要素：一个是班级的静态特征，如班级学生的身高体重(可认为不变)等不变的特征，我们称为“属性”(即数据)；二是班级的动态特征，如学生吃饭，上课，睡觉等，我们称为“行为”。如果想要在外部控制班级学生的动作的话，可以从外界给班级发一个信号，比如打铃就是告诉学生该上课了，这个消息我们称它为“消息”(即调用函数，发消息)。

任何一个对象都应当具有属性和行为这两个要素。对象应能根据外界给的消息进行相应的操作。一个对象一般是由一组属性和一组行为构成的。

在C++中，每个对象都是由数据和函数(即操作代码)这两部分组成的。数据体现了前面提到的“属性”，如一个三角形对象，它的3个边长就是它的属性。函数是用来对数据进行操作的，以便实现某些功能，例如通过边长计算三角形的函数。

 

2.封装与信息隐蔽

可以对一个对象进行封装处理，把它的一部分属性和功能对外界屏蔽，也就是说从外界是看不到的，甚至是不可知的。比如我们只需要知道DVD机的几个使用按钮(接口)的作用，然后直接使用即可，而无需知道它的内层构造。在设计一个对象时，要把对象的内部实现和外部行为分隔开来。

面向对象程序设计方法的一个重要特点就是“封装性”，所谓“封装”，指两个方面的含义：一是将有关的数据和操作代码封装在一个对象中，形成一个基本单位，各个对象之间相对独立，互不干扰；二是将对象中的某些部分对外隐蔽，即隐蔽其内部细节，只留下少数接口以便与外部联系，接收外部的消息。

 

3.抽象

抽象的作用是表示同一类事物的本质。

类是对象的抽象，而对象则是类的特例，或者说是类的具体表现形式。我们可以理解为，猫有很多种，有白猫黑猫小花猫，它们同属于猫类，“猫”就是类，而白猫黑猫等就是猫类的对象，的具体化。或者我们可以说，白猫就是一个白猫类，它们共同具有毛色为白色，会喵喵叫等属性；而假如有一只白猫叫做小白，那么小白就是白猫类的实例化对象，它继承自白猫类；而白猫类则继承自猫类，小白和白猫类都是猫类的子类或派生类。

 

4.继承与重用

继承可以阅读如上所述的猫类描述。

白猫具有喵喵叫，会抓老鼠，皮毛为白色，同理，黑猫则具有喵喵叫，会抓老鼠，皮毛为黑色的特征；这时我们为了简便，可以将具有喵喵叫，会抓老鼠等特征提取出来，并把它描述为猫类。而白猫类继承自猫类 即 直接用猫类实例化一个对象为白猫类，再加上自己所具有的白色皮毛；将黑猫类继承自猫类，再加上自己所具有的黑色皮毛；这样将某部分共性特征提取出来定义为一个类，再采用继承的方式创建新的一个类，就可以大大节省变成工作量了，这就是常说的软件重用。

 

5.多态性

在C++中，所谓多态性是指：由继承而产生的相关的不同的类，其对象对同一消息会做出不同的响应。多态性是面向对象程序设计的一个重要特征，能增加程序的灵活性。

 

2.1.2 面向对象程序设计的特点

程序设计者的任务包括两个部分：一是设计所需的各种类和对象，即决定把哪些数据和操作封装在一起；二是考虑怎样向有关对象发送消息，以完成所需的任务。

 

2.1.3 类和对象的作用

类是所有面向对象的语言的共同特征。

C++支持面向过程的程序设计，也支持基于对象和面向过程的程序设计。基于对象就是基于类。

在实际中，一组数据与一组操作相对应的。因此人们设想把相关的数据和操作放在一起，形成一个整体，与外界相对分隔。这就是面向对象的程序设计中的对象。

面向过程：程序 = 算法 + 数据结构

面向对象：程序 = 对象s + 消息 或 {对象 = 算法+数据结构，程序 = (对象+对象+...)+消息}

对象s表示多个对象；消息的作用就是对对象的控制。程序设计的关键是设计好每一个对象，以及确定向这些对象发出的命令，使各对象完成相应的操作。

 

2.1.4 面向对象的软件开发

全是概念化的东西，故简述。

1.面向对象分析(object oriented analysis, OOA)

2.面向对象设计(object oriented design, OOD)

3.面向对象编程(object oriented programming, OOP)

4.面向对象测试(object oriented test, OOT)

5.面向对象维护(object oriented soft maintenance, OOSM)

 

2.2 类的声明和对象的定义

2.2.1 类和对象的关系

在C++中，对象的类型称为类，类代表某一批对象的共性和特征。类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。 

 

2.2.2 声明类的类型

在C++中声明一个类的类型的方法和声明一个结构体类型是相似的。

声明一个结构体类型的方法：

struct Student            //声明了一个名为Student的结构体类型
{
int num;
char name[20];
char sex;
};
Student stud1,stud2;        //定义了两个结构体变量stud1 和 stud2

上面声明了一个名为Student的结构体类型并义了两个结构体变量stud1 和 stud2。可以看到它只包括数据(变量)，没有包括操作。

声明一个类：

class Student            //以class开头，类名为Student
{
int num;
char name[20];
char sex;          //以上三行是数据成员          
void display()       //这是成员函数  
    {
        cout<<"num:"<<num<<endl;
        cout<<"name:"<<name<<endl;
        cout<<"sex:"<<sex<<endl;        //以上三行是函数中的操作语句
}
};
Student stud1,stud2;           //定义了两个Student类的对象stud1 和 stud2

第一行(class Student)是类头，由关键字class与类名Student组成，class是声明类时必须使用的关键字。第二行的右花括号是类体，类体是用一对花括号包起来的。类的声明以分号结束。

 

 

 

 

 

2.3 类的成员函数

 

2.4 对象成员的引用

 

2.5 类和对象的简单应用举例

 

2.6 类的封装性和信息隐蔽