面向对象基础知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,面向对象程序设计引论,C+是以C语言为基础，增加了面向对象程序设计的功能，适合编制复杂的大型软件系统。,重点：,理解,面向对象,的思想、对象、类、继承、多态性等概念,为什么要面向对象？,面向对象程序设计引论 C+是以C语言为基础，,1,程序设计高级语言可分为四代：,第一代,对数学表达式有很强的运算处理能力,，如FORTRAN;,第二代,如何有效表达,算法,，如PASCAL，C;,第三代,引入了抽象数据类型,，如Ada;,第四代,面向对象程序设计,，如Simula、Smalltalk、Object-C、C+，Java;,程序设计高级语言可分为四代：第一代对数学表达式有很强的运算处,2,1 面向过程程序设计,面向过程：,采用模块化、按照,解决问题的步骤分,步设计程序。,面向过程设计思想的核心,功能分解,面向过程设计将数据结构和过程作为,两个实体,对待，,重点在过程,。,在面向对象程序设计方法出现之前，占主流的是结构化程序设计方法，即面向过程的程序设计语言。,1 面向过程程序设计面向过程：采用模块化、按照解决问题的步,3,举例说明：银行系统,该系统允许顾客开设不同的银行账户，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,step 1:,将银行系统分解成三个模块：,存款,MakeDeposit,取款,WithDraw,转账,Transfer,举例说明：银行系统该系统允许顾客开设不同的银行账户，其中包,4,step 2:,接着建立一个简单的数据结构,:,struct account,char name;/*,姓名,*/,unsigned long accountId;/*,账号,*/,float balance;/*,余额,*/,float interestYTD /*,年利息,*/,Step 3:,按照一定的操作顺序编写程序。,step 2:接着建立一个简单的数据结构:,5,面向对象思想的引入,面向过程的设计存在以下缺点：,1,、可重用性差,2,、可维护性差,3,、安全性差,产生主要原因：,数据和过程的分离,解决途径：,引入面向对象程序设计思想,面向对象思想的引入面向过程的设计存在以下缺点：,6,对象与类是面向对象程序设计中最重要的概念。,本节要求：,理解并掌握对象、类的概念，以及它们之间的关系,对象与类是面向对象程序设计中最重要的概念。,7,2 面向对象,对象与类是面向对象程序设计中最重要的概念。,本节要求：,理解并掌握对象、类的概念，以及它们之间的关系,2 面向对象对象与类是面向对象程序设计中最重要的概念。,8,对象是客观存在的实体。,eg:one person,a pen,a cat,a bird.,什么是对象？,对象有两方面的特征,其一，状态特征。笔的大小，颜色等，,其二，行为特征。鸟会飞，会跳跃等。,对象是客观存在的实体。什么是对象？对象有两方面的特征,9,现实世界由形形色色的“对象”构成。对象由静态属性和动态行为构成。,对象=属性+行为,对象应具有的特性：,必须有一个区别于其它对象的名字,用,属性,（或叫状态）来描述它的某些特征,有一组,操作,，每一个操作决定对象的一种行为,面向对象程序设计中：,对象=数据+操作,现实世界由形形色色的“对象”构成。对象由静态属性和动态行为构,10,注意：对象的状态不仅仅是初等的数据类型，许多对象可以将另一个对象作为他们状态的一部分。,一辆车 发动机,发动机,座位,车轮,车轮,车轮,座位,座位,气缸,注意：对象的状态不仅仅是初等的数据类型，许多对象可以将另,11,类(class),什么是类？,类是具有共同特征,的对象的抽象。,eg:Person,Car,Cat,Bird.,类(class)什么是类？类是具有共同特征,12,类：,对一组具有共同的属性特征和行为特征的对象的抽象。,类是多个对象的抽象，对象是类的一个实例,如各种鸟具有羽毛，翅膀，嘴，会飞。把这些鸟的对象归为一类，即鸟类，鸟类具有多个对象共有的状态和行为。,在面向对象程序设计中，正是采用类的概念定义一组具有共同特征的对象。,类：对一组具有共同的属性特征和行为特征的对象的抽象。如,13,类的概念以及与对象的关系,类和对象是,抽象与具体,的关系。,类只在编译时存在；对象是运行时存在的实体。,类的概念以及与对象的关系,14,例如：教师王明是一个对象,对象名：王明,对象的属性：,年龄：,30,学历：,博士,职称：教授,专业：计算机软件,对象的操作；,吃饭,授课,一个个象王明一样的具体的老师构成了世界上没有的抽象的“教师”类。,例如：教师王明是一个对象,15,对象的交互,在面向对象程序设计中，对象之间也需要联系，我们称为对象的交互。,消息传递,面向对象程序设计技术提供的一种机制，允许一个对象与另一个对象的交互。,消息,一个对象向另一个对象发出的请求。,eg:,顾客对象可以请求银行账户对象的服务，如,“,存入,300,元,”,、,“,取出,200,元,”,等，当银行账户对象接到请求后，执行相应操作,对象的交互在面向对象程序设计中，对象之间也需要联系，我们称为,16,方法,也称为操作，类似于面向过程设计中所说的函数。方法定义了一系列计算步骤。,消息具有三个性质：,1,、同一个对象可以接收不同形式的多个消息，做出不同的响应,2,、相同形式的消息可以传递给不同的对象，所做出的响应可不同。,3,、消息的发送可以不考虑具体的接受者,对象之间的消息传递机制实际上对应于面向过程设计的过程调用，其实质是方法,(,函数）的调用,方法也称为操作，类似于面向过程设计中所说的函数。方法定义,17,消息的分类,公有消息,由其他对象直接发送给它的消息。被调用的方法，在所属的类中由,public,说明,私有消息,自己向自己发送的消息，由,private,说明,消息的分类,18,类的确定与划分,面向对象设计是将系统分解成若干对象，对象之间的作用构成了整个系统。,如何把实际问题的事物汇聚成一个个的,“,类,”,，是面向对象程序设计的一个难点。类划分得当，既有利于对程序扩充，又可以提高代码的可重用性。,如何确定和划分类？,基本原则：寻求一个大系统中事物的共性，将具有共性的系统成为一个确定的类。(类不是函数的集合),类的确定与划分面向对象设计是将系统分解成若干对象，对象之间的,19,3 面向对象程序设计,面向对象是一种,主体动作模式,面向对象程序设计方法：,把问题看成由许多彼此相互联系的对象组成。,面向对象方法的出发点：,从认识系统的方法角度，来分析、设计和实现一个系统,符合人们的日常自然的思维习惯。,3 面向对象程序设计 面向对象是一种主体,20,面向对象程序是如何设计的？,在面向对象的程序设计中，,重点,在于,数据,，而不是过程。数据构成了软件分解的基础，而不是功能。,以银行系统为例：,解决银行账户的问题重点应该放在银行账户上,Step1:,确定银行账户的基本数据；,Step2:,根据顾客在账户（数据）中要做什么，提出相应的操作;,面向对象程序是如何设计的？在面向对象的程序设计中，重点,21,注意：,不能将数据和相应操作看成两个分离的实体，而是作为一个完整的实体对待。把银行账户的操作定义在数据上，,在面向对象程序设计方法中，,银行账户就是一个类，称为银行账户类，而每个具体的银行账户就是银行账户类的一个对象。,Class BankAccout,public:,void MakeDeposit(float amount);,float WithDraw(float amount);,bool Transfer(BankAccount,private:,float balance;,float interestYTD;,char*owner;,int account_number;,;,注意：不能将数据和相应操作看成两个分离的实体，而是,22,面向对象程序设计的定义,定义：,面向对象程序设计是一种新的程序设计范型。,主要特征：程序=对象+消息,主要特点是：,1,、程序由类的定义和类的使用两部分组成，在主程序中定义各对象并规定它们之间传递消息的规律。,2,、程序中的一切操作都是通过向对象发送消息来实现的，对象接收到消息后，启动有关方法完成相应操作。,3、类有继承关系产生相互间的关系。,面向对象程序设计的定义定义：,23,面向对象最突出的三个特性：,封装性,将数据抽象的外部接口与内部实现的细节清楚地分开,继承性,子类可以从其父类继承属性和操作，提高了编程效率,多态性,不同的对象收到相同的消息时产生多种不同的行为方式,4 面向对象程序的特性,面向对象最突出的三个特性：4 面向对象程序的特性,24,封装,封装(Encapsulation):封装隐藏了对象的实现细节。,Cat,封装封装(Encapsulation):封装隐藏了对象的实现,25,封装,类名1,属性,操作（服务）,类名2,属性,操作（服务）,封装类名1类名2,26,封装？,目的：实现数据隐藏，可以实现模块化。,以录音机为例，录音机上有若干键，这些键安装在表面，通过这些键与录音机交互，录音机的内部是隐蔽的，不可见的。这就是,封装的原理,。那么如何知道放音按哪个键，停止按哪个键呢？,封装？,27,是录音机的,操作说明书,告诉我们如何操作录音机的，但操作说明书并不告诉我们录音机的内部如何去做这些事。,操作说明书在录音机做什么（,what to do,）与怎样做（,how to do),之间做了明确的区分。这就是,所谓抽象,的原理。抽象出来的是做什么，而不关心如何实现这些操作。,是录音机的操作说明书告诉我们如何操作录音机的，但操作说明书并,28,在oop中数据的封装：,是指将数据结构和作用于数据结构上的一组操作放在一起组成一个实体-对象。数据的表示方式和对数据的操作细节被隐藏起来，用户通过操作接口对数据进行操作。对用户来说，只要知道如何通过操作接口操作数据，而并不知道是如何做的，也不知道数据是如何表示的。,在oop中数据的封装：是指将数据结构和作用于数据结构上的一组,29,数据的抽象,则是通过对数据实例的分析，抽取其共同性质的结果。,抽象和封装是互补的，好的抽象有利于封装，封装的实体则帮助维护抽象的完整性。,下面以银行账户类为例：,实现细节,MakeDeposit,Withdraw,Transfer,balance;,interestYTD,owner,account_number,MakeDeposit,Withdraw,Transfer,数据的抽象则是通过对数据实例的分析，抽取其共同性质的结果。,30,类的封装：,封装是把类对象的状态方法封闭起来,形成一个能动的实体，并提供访问,它们的接口机制。,面向对象程序设计语言，是把数据和处理数据的操作结合在一起而构成的一个实体，封装在一个模块即一个类内。对象的封装性减少了程序各部分之间的依赖，使程序复杂性降低，可靠性提高。,类的封装：封装是把类对象的状态方法封闭起来,面向对象,31,理解对象的封装,-,对象要具有封装性，应该具备的条件：,(1).对象具有一个清楚的边界，对象的私有数据、成员函数的细节被封装在该边界内；,(2).具有一个描述对象与其它对象如何相互作用的接口，该接口必须说明消息传递的使用方法；,(3).对象内部的代码和数据应该受到保护，其它对象不能直接修改；,对象的封装机制，可以将对象的使用者和设计者分开，使用者只需要知道对象的接口。,封装的结果实际上隐藏了复杂性，提供了代码重用性。,理解对象的封装-对象要具有封装性，应该具备,32,继承,继承的概念来源现实生活,例如：子女从父母身上继承了一些特性，血型、种族等，下图说明了两个对象的继承关系：,两个对象的继承关系,我的父母,我,继承继承的概念来源现实生活我的父母我,33,我们再以动物学中的动物继承性的研究为例。在图,1.4,的继承链中，每个类继承了它前一个类的所有特性。,图,1