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1、第一章 绪论C+语言程序设计1本章主要内容l计算机程序设计语言的发展l面向对象的方法l面向对象的软件开发l信息的表示与存储l程序的开发过程2计算机程序l计算机的工作是用程序来控制的l程序是指令的集合l指令是计算机可以识别的命令计算机语言的发展3机器语言与汇编语言l由计算机硬件系统可以识别的二进 制指令组成的语言称为机器语言。 计算机发展的初期，软件工程师们只能用机 器语言来编写程序。这一阶段，在人类的自然语言 和计算机编程语言之间存在着巨大的鸿沟。l汇编语言将机器指令映射为一些可 以被人读懂的助记符，如ADD、SUB等。 此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有 缩小，但仍与人类的思维相差甚远。
2、因为它的抽象 层次太低，程序员需要考虑大量的机器细节。计算机语言的发展4高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序中可以采用具有一定含义的数据命名和容易理解的执行语句。这使得在书写程序时可以联系到程序所描述的具体事物。计算机语言的发展5面向对象的语言l出发点： 更直接地描述客观世界中存在的事物 (对象)以及它们之间的关系。l特点： 是高级语言。 将客观事物看作具有属性和行为的对 象。 通过抽象找出同一类对象的共同属性 和行为，形成类。 通过类的继承与多态实现代码重用。计算机语言的发展6l优点：使程序能够比较直接地反映问题域的本来面目，软件开发人员能够利用人类认识事物所采用的一
3、般思维方法来进行软件开发。计算机语言的发展面向对象的语 言7计算机语言的发展面向对象的语 言最有前途的应用领域如下： 1. 实时系统； 2. 仿真和建模； 3. 面向对象数据库； 4. 超文本、超媒体和扩展文本； 5. AI和专家系统； 6. 神经网络和并行程序设计； 7. 决策支持和办公自动化系统； 8. CIM/CAM/CAD系统。8程序设计方法的发展历 程面向过程的程序设计方 法l最早的程序目的：用于数学计算主要工作：设计求解问题的过程缺点：对于庞大、复杂的程序难以开 发和维护面向对象的方法9程序设计方法的发展历 程 面向过程的结构化程序设计方 法l设计思路 自顶向下、逐步求精。采用模块
4、分解与功 能抽象，自顶向下、分而治之。l程序结构 按功能划分为若干个基本模块，形成一个 树状结构。 各模块间的关系尽可能简单，功能上相对 独立；每一模块内部均是由顺序、选择和循环三 种基本结构组成。 其模块化实现的具体方法是使用子程序。面向对象的方法10程序设计方法的发展历 程 面向过程的结构化程序设计方 法l优点：有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务，便于开发和维护。面向对象的方法11程序设计方法的发展历程面向过程的结构化程序设计方 法l缺点：可重用性差、数据安全性差、难 以开发大型软件和图形界面的应用软件 把数据和处理数据的过程分离为相互独立 的实体。 当数
5、据结构改变时，所有相关的处理过程 都要进行相应的修改。 每一种相对于老问题的新方法都要带来额 外的开销。 图形用户界面的应用程序，很难用过程来 描述和实现，开发和维护也都很困难。面向对象的方法12程序设计方法的发展历程面向对象的方法l将数据及对数据的操作方法封装在 一起，作为一个相互依存、不可分离的 整体对象。l对同类型对象抽象出其共性，形成 类。l类通过一个简单的外部接口，与外 界发生关系。l对象与对象之间通过消息进行通信 。面向对象的方法13程序设计方法的发展历 程面向对象的方法l优点：程序模块间的关系更为简单，程序 模块的独立性、数据的安全性就有了良好 的保障。通过继承与多态性，可以大大
6、提高 程序的可重用性，使得软件的开发和维护 都更为方便。面向对象的方法14面向对象的基本概念对象l一般意义上的对象：是现实世界中一个实际存在的事物 。可以是有形的（比如一辆汽车）， 也可以是无形的（比如一项计划）。是构成世界的一个独立单位，具有l静态特征：可以用某种数据来 描述l动态特征：对象所表现的行为 或具有的功能面向对象的方法15面向对象的基本概念对象l面向对象方法中的对象：是系统中用来描述客观事物的一个实体 ，它是用来构成系统的一个基本单位。对象由 一组属性和一组行为构成。属性：用来描述对象静态特征的数据项 。行为：用来描述对象动态特征的操作序 列。面向对象的方法16面向对象的基本概念
7、类l分类人类通常的思维方法l分类所依据的原则抽象忽略事物的非本质特征，只注意那 些与当前目标有关的本质特征，从而找出 事物的共性，把具有共同性质的事物划分 为一类，得出一个抽象的概念。 例如，石头、树木、汽车、房屋等 都是人们在长期的生产和生活实践中抽象 出的概念。面向对象的方法17面向对象的基本概念类l面向对象方法中的“类“具有相同属性和服务的一组对象的集 合为属于该类的全部对象提供了抽象的 描述，包括属性和行为两个主要部分。类与对象的关系： 犹如模具与铸件之间的关系，一个属于某类 的对象称为该类的一个实例。面向对象的方法18面向对象的基本概念封装l把对象的属性和服务结合成一个独 立的系统单
8、元。l尽可能隐蔽对象的内部细节。对外 形成一个边界（或者说一道屏障），只 保留有限的对外接口使之与外部发生联 系。面向对象的方法19面向对象的基本概念继承l继承对于软件复用有着重要意义， 是面向对象技术能够提高软件开发效率 的重要原因之一。l定义：特殊类的对象拥有其一般类 的全部属性与服务，称作特殊类对一般 类的继承。l例如：将轮船作为一个一般类，客 轮便是一个特殊类。面向对象的方法20面向对象的基本概念多态性l多态是指在一般类中定义的属性或 行为，被特殊类继承之后，可以具有不 同的数据类型或表现出不同的行为。这 使得同一个属性或行为在一般类及其各 个特殊类中具有不同的语义。l例如： 数的加法
9、 -实数的加法-复数的加法面向对象的方法21面向对象的软件工程l面向对象的软件工程是面向对象方 法在软件工程领域的全面应用。它包括:面向对象的分析（OOA）面向对象的设计（OOD）面向对象的编程（OOP）面向对象的测试（OOT）面向对象的软件维护（OOSM）面向对象的软件开发22系统分析l系统分析阶段应该扼要精确地抽象 出系统必须做什么，但是不关心如何去 实现。l面向对象的系统分析，直接用问题 域中客观存在的事物建立模型中的对象 ，对单个事物及事物之间的关系，都保 留他们的原貌，不做转换，也不打破原 有界限而重新组合，因此能够很好地映 射客观事物。面向对象的软件开发23设计l针对系统的一个具体
10、实现运用面向对 象的方法。其中包括两方面的工作：把OOA模型直接搬到OOD，作为OOD的一 部分针对具体实现中的人机界面、数据存储 、任务管理等因素补充一些与实现有关的部 分。面向对象的软件开发24编程OOP工作就是用一种面向对象的编程语言把OOD模型中的每个成分书写出来，是面向对象的软件开发最终落实的重要阶段。面向对象的软件开发25测试l测试的任务是发现软件中的错误。l在面向对象的软件测试中继续运用面向对象的概念与原则来组织测试，以对象的类作为基本测试单位，可以更准确地发现程序错误并提高测试效率。面向对象的软件开发26维护将软件交付使用后，工作并没有完 结，还要根据软件的运行情况和用户的 需
11、求，不断改进系统。 使用面向对象的方法开发的软件， 其程序与问题域是一致的，因此，在维 护阶段运用面向对象的方法可以大大提 高软件维护的效率。面向对象的软件开发27基本术语l源程序： 用源语言写的，有待翻译的程序l目标程序： 也称为“结果程序“，是源程序通过 翻译程序加工以后所生成的程序。l翻译程序： 是指一个把源程序翻译成等价的目 标程序的程序。程序的开发过程28基本术语三种不同类型的翻译程 序l汇编程序：其任务是把用汇编语言写成的源程 序，翻译成机器语言形式的目标程序。l编译程序：若源程序是用高级程序设计语言所 写，经翻译程序加工生成目标程序，那么 ，该翻译程序就称为“编译程序“。程序的开
12、发过程29基本术语三种不同类型的翻译程 序l解释程序：这也是一种翻译程序，同样是将高级语言源程序翻译成机器指令。它与编译程序不同点就在于：它是边翻译边执行的，即输入一句、翻译一句、 执行一句，直至将整个源程序翻译并执行完毕。程序的开发过程30程序的开发过程l编辑 将源程序输入到计算机中，生成后 缀为cpp的磁盘文件。l编译 将程序的源代码转换为机器语言代 码。l连接 将多个源程序文件以及库中的某些 文件连在一起，生成一个后缀为exe的可执 行文件。l运行调试程序的开发过程31小结与复习建议l简要介绍了如下内容 计算机程序设计语言的发展 、面向对象的方法、 面向对象的软件开发 、信息的表示与存储 、程序的开发 过程 l达到的目标 初步了解面向对象的程序设计语言之由来，初步 了解面向对象的程序设计思想之基本特点，概要性地了解 面向对象的软件开发方法，为后续章节的学习奠定基础。l实验任务 实验一l作业 1-2 1-3 1-4 1-5 1-632
