1、第10章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基本概念,李姍姍,本章內(nèi)容,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特點,面向?qū)ο蟪绦虻慕Y(jié)構(gòu),3,4,類、對象和消息,2,面向?qū)ο笳Z言和方法,10.1 面向?qū)ο笳Z言和方法,簡單的例子圖書館管理系統(tǒng) 包含reader（讀者）對象、librarian（圖書管理員）對象、bookshelf（書架）對象等 所有的操作由各對象協(xié)作完成 借書 reader對象向librarian對象提出借書請求 librarian對象向bookshelf對象提出查書和取書請求 然后逐步響應(yīng)，逐步返回，共同完成借書操作,10.1 面向?qū)ο笳Z言和方法,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 自頂向下,逐步求精 對小規(guī)模的問題非常有效 但無法很好

2、地支持越來越復(fù)雜、龐大的系統(tǒng)需求 面向?qū)ο蠓椒?直接將問題的求解映射到問題本身上 將問題分解為一系列的實體（對象） 對象之間通過相互協(xié)作來完成功能 方便設(shè)計，可維護性、可擴充性好,10.1 面向?qū)ο笳Z言和方法,六十年代末期Simula 67（面向?qū)ο笳Z言的鼻祖） 包含了類和繼承的概念 類描述特性相同或相近的一組對象的結(jié)構(gòu)和行為 繼承將多個類組織成層次結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和操作的共享,10.1 面向?qū)ο笳Z言和方法,面向?qū)ο笳Z言被分為兩大陣營 純粹的面向?qū)ο笳Z言：Smalltalk、Eiffel、Java 混合型面向?qū)ο笳Z言：C+和CLOS,10.1 面向?qū)ο笳Z言和方法,面向?qū)ο蠓椒ǖ囊恍┨匦?程序由對

3、象組成 對象之間通過相互協(xié)作來完成功能 函數(shù)與相關(guān)的數(shù)據(jù)緊密結(jié)合 數(shù)據(jù)可以被隱藏 很容易擴充新的數(shù)據(jù)和函數(shù),本章內(nèi)容,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特點,面向?qū)ο蟪绦虻慕Y(jié)構(gòu),3,4,類、對象和消息,2,面向?qū)ο笳Z言和方法,10.2 類、對象和消息,萬物皆對象 每個學生、每個班級、每個學校、每個國家、每棵樹、每本書、每部汽車具體的實體 “張三”、“李四”都是對象，但“人”不是 “人”不是具體的實體，是類，是抽象概念 類是某些對象共同特征的表示 類是創(chuàng)建對象的模板，對象是類的實例,10.2 類、對象和消息,如何區(qū)分類和對象以“人”和“張三”為例 “人”描述了所有人（包括“張三” ）都具有的屬性和行為，如有姓名

4、、身高、體重，有鼻子、眼睛、四肢，能交流、能思維等等 類（“人”）描述的概念是抽象的 “人”的姓名是什么？ “人”的身高是什么？ 對象（“張三”）是具體的 “張三”的姓名是“張三” “張三”的身高是185CM,10.2 類、對象和消息,還有哪些類和對象的例子 教室305-206教室 國家中國 學校南方醫(yī)科大學 ,10.2 類、對象和消息,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的一般步驟 分析實際問題，分辨并抽取其中的類和對象 設(shè)計相應(yīng)的類，并根據(jù)這些類創(chuàng)建各種對象 協(xié)調(diào)這些對象完成程序功能（消息）,例子：讀者類Reader,class Reader public: Reader();/構(gòu)造函數(shù) int regist

5、ration(char *name);/注冊 int borrowBook(int bookNo);/借書 int returnBook(int bookNo);/還書 private: char *name;/姓名 char *certifNo;/借書證號 ;,類的定義以關(guān)鍵字class開頭,類名,類名后面花括號擴起來 的部分是類的體,類的定義以分號結(jié)尾,10.2 類、對象和消息,內(nèi)容說明 類的定義可以包含數(shù)據(jù)和函數(shù) 關(guān)鍵字public后面定義了類的公有成員 類Reader有四個公有成員函數(shù)：Reader、registration（注冊）、borrowBook（借書）和returnBook（

6、還書） 關(guān)鍵字private后面定義的是類的私有成員 類Reader包含兩個私有數(shù)據(jù)成員，姓名（name）和借書證號（certifNo） 數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)都可以是私有的或公有的,10.2 類、對象和消息,自定義類是一種新的自定義類型，可以聲明變量、指針、數(shù)組等 對象各自擁有自己的數(shù)據(jù)空間，互不干擾 Reader zhang;/聲明Reader類的對象zhang Reader reader1000;/聲明Reader類的數(shù)組 Reader *rptr = /聲明Reader類型的引用,10.2 類、對象和消息,對象可以響應(yīng)消息 調(diào)用對象的成員函數(shù)想當于向?qū)ο蟀l(fā)消息 對象zhang可以響應(yīng)三種消

7、息 registration（注冊）、borrowBook（借書）和returnBook（還書） 要對象zhang借書可以向?qū)ο髗hang發(fā)borrowBook消息 對象zhang則通過執(zhí)行成員borrowBook來響應(yīng)消息,10.2 類、對象和消息,C+將“向?qū)ο蟀l(fā)消息”處理成“調(diào)用對象的某個成員函數(shù)” 調(diào)用對象zhang的成員函數(shù)borrowBook zhang.borrowBook(12); rptborrowBook(12); ref.borrowBook(12);,10.2 類、對象和消息,消息機制的特性 同一對象可以接收不同的消息，并有不同的響應(yīng)，如對象zhang可接收注冊、借書、

8、還書三種消息 對象之間是平等的，每個對象都可以向其它對象發(fā)消息，讓其為自己服務(wù),本章內(nèi)容,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特點,面向?qū)ο蟪绦虻慕Y(jié)構(gòu),3,4,類、對象和消息,2,面向?qū)ο笳Z言和方法,10.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特點,抽象和封裝 抽象提取和表現(xiàn)事物的核心特性，不描述背景細節(jié) 類的定義是對實體的抽象和描述（定義類Reader時，要描述哪些特性？） 封裝把數(shù)據(jù)及與數(shù)據(jù)相關(guān)的操作組織在對象中 結(jié)構(gòu)清晰，對象之間的獨立性好，可擴充性和可維護性好,10.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特點,數(shù)據(jù)隱藏和訪問機制 對象對內(nèi)部數(shù)據(jù)提供了不同級別的保護 對象私有的代碼和數(shù)據(jù)不能被外界直接訪問 外界只能訪問公有數(shù)據(jù),通過公有成員

9、函數(shù)和對象交互 有效地保護數(shù)據(jù)，提高程序的可維護性,10.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特點,繼承 繼承允許從現(xiàn)有的類（基類）建立新類（派生類） 派生類繼承了基類的屬性和行為 派生類可以修改和擴充這些屬性和行為 派生類可以增加新的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員 派生類對象被認為是基類的對象方便統(tǒng)一管理 提高軟件開發(fā)的效率和軟件質(zhì)量,10.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特點,多態(tài)性 程序設(shè)計中很多類可以通過繼承的關(guān)系構(gòu)成樹形結(jié)構(gòu) 多態(tài)性使程序員可以通過統(tǒng)一的接口操縱這些類的對象 對于同一條函數(shù)調(diào)用語句不同的對象會執(zhí)行不同的操作,10.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特點,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點 易于建模 易于維護 可擴展性好 代碼重用,本章內(nèi)

10、容,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特點,面向?qū)ο蟪绦虻慕Y(jié)構(gòu),3,4,類、對象和消息,2,面向?qū)ο笳Z言和方法,10.4 面向?qū)ο蟪绦虻慕Y(jié)構(gòu),面向?qū)ο蟪绦蛉匀恍枰粋€入口：main函數(shù) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的任務(wù) 設(shè)計類 以類為模板創(chuàng)建不同的對象 通過消息機制協(xié)調(diào)這些對象共同工作,例子1：音像資料類Media,#include #include using namespace std; #define ISAUDIO 1 #define ISVIDEO 2 class Media public: Media(char *n) name = new charstrlen(n)+1; strcpy(name, n); type = 0; ,Media() delete name; void setType(int t) type = t; void showInfo() coutname is a ; if(type = ISAUDIO) coutaudio disc.endl; else if(type = ISVIDEO) coutvideo disc.endl; else coutunclassified disc.endl; ,private: char *name; int type; ; int main() Media discDion(The Colou