面向对象程序设计概述课件

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1、1,C+面向对象程序设计 任课教师: 张 黎 湖南科技大学计算机学院,2,第1章 面向对象程序设计概述,3,本章主要内容 1.1 面向对象程序设计 1.2 为什么要使用面向对象程序设计 1.3 面向对象程序设计的语言 本章重点 面向对象程序设计的基本概念、特征 本章难点 继承与封装的关系,4,1.1 面向对象程序设计,1.1.1 什么是面向对象程序设计,范型：设计程序的规范、模型与风格，是一类程序设计语言的基础。 分类： 面向过程程序设计范型(C、PASCAL、Ada) 函数式程序设计范型（LISP) 逻辑式程序设计范型（ProLog),5, 新的程序设计范型 面向对象程序设计是一种新型的程序

2、设计范型。这种范型的主要特征是: 程序 = 对象 + 消息 面向对象程序的特点： 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之间传递信息的规律 2）程序中的一切操作都是通过向对象发送信息来实现的，对象接到消息后，完成相应的操作,1.对象（object）,实体对象 一台计算机 抽象对象 一项计划,什么是对象？ 1）用来描述客观事物的一个实体，它是构成系 统的一个基本单元 2）一个对象由一组属性和服务组成,1.1.2 面向对象程序设计的基本概念,6,对象构成要素: （1）对象标识符(对象名) （2）属性 （3）行为,属性: 用来描述对象静态特征的一个数据项。,行为: 用来描述对象

3、动态特征的一个操作。,标识符：对象的名称，用来区别于其他对象。,7,8,例题 1：考虑对象 “学生”，具体描述为：,1）三者为一体； 2）三者有区别,例题 2：对象 “课程” 的有关抽象描述。,注意点： 1. 属性是对对象的静态描述. 2. 行为是对对象的动态描述. 外部是通过调用行为（操作或方法）与对象取得联系的。,9,10,对象的操作可分为两类:一类是自身所承受的操作,一类是施加于其他对象的操作。,面向对象程序设计中对象的特点：,11,2.类（ class）,具有相同数据和相同操作的一组对象的集合,类与对象的关系 类 对象 抽象定义 实例 例： 模具 由模具压出的工件 学生 张 三 程序设

4、计语言 C+,12,类的分类 抽象类、基类(父类)、派生类(子类)等,基 类 运用抽象原则，舍弃对象的特殊性，提取对象的共同性，得到的一个对象集的类,派生类 在基类的基础上,再考虑在抽象过程中被舍弃的对象的特殊性，而产生的新类,例：若考虑类“学生”，则类“大学生”和“中学生”就是它的派生类。类 “学生”是它们的基类。,13,基类与派生类的关系,派生类具有基类的全部特征。 派生类有自己的特征, 不完全等于 基类。 它们有继承关系，派生类是基类的 子集。,分类的 目的和 意义,对现实世界的实体进行分类 直观地、有层次地表达现实世界,例如，基类“学生”和派生类“大学生”的关系,14,考虑运输工具这个

5、实体，它包含了车辆，车辆又包含机动车和非机动车，机动车又包含轿车和卡车等 如果建一基类“机动车”，则“轿车”和“卡车”就是“机动车”的派生类，而“车辆”可以是基类“机动车”的基类 即：基类可以有基类，派生类可以有派生类。,例题3：,15,车辆类层次图,16,类的表示,例题4：类“课程”的表示,17,类名、属性、行为的命名注意点,标识符（即名字）要达义。 要简明，短小，符合人的思维习惯。 类名宜用名词或动名词。 属性名用名词或动名词。 行为名用动词或动名词。,18,3.消息(message),消息是向对象发出的服务请求,消息的组成 1）对象标志 2）行为标志 3）输入信息 4）输出信息,例题5：

6、“请你把那本书拿给我！” 1）对象标志: 你 2）行为标志: 把那本书拿给我 3）输入信息: 那本书 4）输出信息: 书给我,19,消息的作用,1）提供类之间的动态联系 2）对象通过消息对外提供服务,消息的执行流程,20,对象A: 打印机,对象B: 操作系统,在例题中:,对象标志: 打印机 行为标志: 打印 输入信息: 要打印的文件 输出信息: 打印出资料并结束,分析两个对象 “打印机” 和 “操作系统” 之间的消息通信.,例题6：,4.方法 方法（行为或服务）就是对象所能执行的操作。方法包括界面和方法体两部分。,21,1.1.3 面向对象程序设计的基本特点, 抽象 封装 继承 多态,22,1

7、. 抽象 抽象是对具体对象（问题）进行概括，抽 出这一类对象的公共性质并加以描述的过 程。先注意问题的本质及描述，其次是实 现过程或细节。 数据抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量）。 代码抽象：描述某类对象的共有的行为特征或具有的功能。 抽象通过类的声明来实现。,23,抽象实例人,数据抽象： char *name; char *gender; int age; int id 代码抽象： eat(); getCloth(); live(); step() ,24,25,2.封装(encapsulation),例1: 考虑一个仓库，外部只能通过管理员获 取物品。,26,例2 考虑

8、类“帐户”，其表示如下：,问题的提出,从现实世界的实例表明，类的一些信息需要保护，外界不能随意提取修改，封装就提供这一需求。,27,封装,把对象的属性和行为结合成一个独立的单元，并尽可能隐蔽对象的内部细节。,封装的特点,一个清楚的边界。 所有对象的成分都在这个边界内。 2. 一个或多个接口。 外部通过这些接口访问对象的内部成员。,28,需要更多的输入输出函数。,封装的优点,1. 数据独立 (如每件事物都对应于一对象) 2.具有隐藏性和安全性 (如银行的帐户) 3.易于维护(由于数据独立,易于发现问题),封装的缺点,29,3.继承(inheritance),特殊类具有普通类的所有特性和行为 是类

9、之间的一种关系 是面向对象方法的要点之一,什么是继承 ,继承的特点 ,设 A 为基类， B 为派生类。 1. 共享性: 派生类具有基类所有特征， 即：A B 2. 区别性: 派生类不等于基类，即 AB 3. 层次性: 表示了类之间的关系,30,例3：车辆的继承关系,例4：人类按职业划分的一种继承关系,31,继承的优点:,1. 减少源代码， 即代码可重用。 2. 代码的相互独立性。 3. 易于维护。 4. 体现自然界之间的关系。,32,4.多态性(polymorphism),对相同的消息表现出不同的行为 是面向对象方法的要点之一,例5：几何图形类层次中的多态性。其派生类“圆”、“长方形”、“三角

10、形”等都有行为“求面积”。,33,多态性的作用,派生类继承了基类的属性和行为后，可以有自己的不同于基类的属性和行为。,34,1.2 为什么要使用面向对象程序设计,1.2.1 传统程序设计方法的局限性 (1) 传统程序设计开发软件的生产效率低下 (2) 传统程序设计难以应付日益庞大的信息量和多样的信息类型 (3) 传统的程序设计难以适应各种新环境,35,1.2.2 面向对象程序设计的主要优点,(1) 可提高程序的重用性 (2) 可控制程序的复杂性 (3) 可改善程序的可维护性 (4) 能够更好地支持大型程序设计 (5) 增强了计算机处理信息的范围 (6) 能很好地适应新的硬件环境,36,1.3

11、面向对象程序设计的语言,1.3.1 面向对象程序设计语言的发展概况,Simula (60年代后期) Ada (70年代前期) Smalltalk (72年开始) C (80年由Bell公司Stroustrup 创建) Java (94年由SUN公司创建),37,1.3.2 几种典型的面向对象程序设计语言 1. Smalltalk语言 2. Simula语言 3. C+语言 4. Java语言 5. C#语言,38,1.3.3上机实践上机方法和步骤,编译、调试及运行，其操作步骤如下：,1）启动Visual C+，启动方法见图：,39,2）创建一个新的C+ Source File,l打开“文件”菜

12、单，单击“New”命令选项， 弹出“New”对话框 l单击“New”对话框的“File”页标签，弹出 “File”页； l双击“C+ Source File”选项，进入文件编 辑状态。 该操作过程见图：,40,3）编辑C+ Source File，见图。,41,4）保存C+文件,打开“File”菜单，单击“Save As”命令选项， 在“保存为”对话框中执行存盘操作，见图。,42,5）源程序文件的编译,打开“Build”菜单，单击“Compile”命令选项, 编译结果出现在底部的输出窗中，见图。,43,6）程序修改 如果程序有语法错，可参照“输出窗中给出的提示进行修改，然后重复编译，直至出错提示全部消除。,7）生成可执行文件（程序的链接）,打开“Build”菜单，单击“Build(.exe)”命令选项，生成结果出现在底部的输出窗中。如果提示生成成功，则可执行下一个动作；否则，参照出错提示进行修改。,44,8）程序的执行,打开“Build”菜单，单击“Execute（.exe）”命令 选项，弹出程序执行窗口，见图。,程序调试器（Debug）,Build页面显示编译器、链接器和其它工具的状态消息 Debug（调试）页面用于通知来自调试器的提示，这些提示对诸如未处理的异常和内存异常之类的情况提出警告 调试方法 快捷键（F5、F9、F10、F11） GOOGLE 搜索 查询资料,45,