【正文】 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程（ C++語(yǔ)言描述）上 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 程序設(shè)計(jì)方法 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言 C++對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的支持 C++程序的實(shí)現(xiàn) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 程序設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法 返回首頁(yè) 目前有兩種重要的程序設(shè)計(jì)方法： 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的概念由瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)家 1971年首次提出來(lái)，隨之出現(xiàn)了支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，例如 C語(yǔ)言。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法： 強(qiáng)調(diào)程序結(jié)構(gòu)的規(guī)范性，強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)的自頂向下，逐步求精的演化過(guò)程。在這種方法中，待解問(wèn)題和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的過(guò)程緊密相聯(lián)。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 例如要開發(fā)一個(gè)成績(jī)管理系統(tǒng)，由于問(wèn)題較復(fù)雜，我們將待解的問(wèn)題分解成若干子問(wèn)題： ?輸入成績(jī) ?處理成績(jī) ?打印成績(jī) 待解問(wèn)題將對(duì)應(yīng)到main()函數(shù)，每個(gè)子問(wèn)題對(duì)應(yīng)到main()的調(diào)用函數(shù) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 返回本節(jié) 隨著程序規(guī)模與復(fù)雜性的增長(zhǎng)，面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法存在明顯的不足之處： ?數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題 ?可維護(hù)性及可重用性差 ?圖形用戶界面的應(yīng)用程序，很難用過(guò)程來(lái)描述和實(shí)現(xiàn)，開發(fā)和維護(hù)也都很困難。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法中，程序可表示為： 程序 =數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) +算法 即程序的要素是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指利用計(jì)算機(jī)的離散邏輯來(lái)量化表達(dá)需要解決的問(wèn)題，而算法則研究如何高效而快捷地組織解決問(wèn)題的具體過(guò)程。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 【 例 】 用 C++語(yǔ)言描述，用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法計(jì)算矩形的面積。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法中，對(duì)象是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的封裝體。 根據(jù)這個(gè)定義，對(duì)象是計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的一塊區(qū)域。在對(duì)象中，不但存有數(shù)據(jù)，而且存有代碼，使得每個(gè)對(duì)象在功能上相互之間保持相對(duì)獨(dú)立。當(dāng)然，對(duì)象之間存在各種聯(lián)系，但它們之間只能通過(guò)消息進(jìn)行通信。程序可表示為： 程序 =對(duì)象 +消息 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 【 例 】 用 C++語(yǔ)言描述，用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法計(jì)算矩形的面積。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 通過(guò)這個(gè)程序可以知道面向?qū)ο蟪绦虺绦虻幕窘Y(jié)構(gòu)。一般情況下，面向?qū)ο蟪绦蚨际怯扇齻€(gè)部分來(lái)構(gòu)成：類的聲明、類的成員的實(shí)現(xiàn)和主函數(shù)。 可見，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，它著重于類的設(shè)計(jì)。類正是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的基本程序模塊，通過(guò)類的設(shè)計(jì)，來(lái)完成實(shí)體的建模任務(wù)。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 程序 Li1_2比程序 Li1_1看起來(lái)要煩瑣一些。但是，如果以 RectangleArea類為基礎(chǔ)，通過(guò)繼承，可以很方便地派生出長(zhǎng)方體等新的幾何體，實(shí)現(xiàn)代碼重用。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法提供了軟件重用、解決大問(wèn)題和復(fù)雜問(wèn)題的有效途徑，具有抽象性、封裝性、繼承性和多態(tài)性等特點(diǎn)。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念 抽象 封裝 消息 繼承 多態(tài) 返回首頁(yè) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 抽象 抽象就是忽略事物中與當(dāng)前目標(biāo)無(wú)關(guān)的非本質(zhì)特征，而強(qiáng)調(diào)與當(dāng)前目標(biāo)有關(guān)的本質(zhì)特征，從而找出事物的共性，并把具有共性的事物劃為一類，得到一個(gè)抽象的概念。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 抽象 面向?qū)ο蠓椒ㄖ械某橄螅褐笇?duì)具體問(wèn)題 (對(duì)象 )進(jìn)行概括 ， 抽出一類對(duì)象的公共性質(zhì)并加以描述的過(guò)程 。 它包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)抽象和行為抽象 （ 或稱功能抽象 、 代碼抽象 ） 。 其中 ， 數(shù)據(jù)抽象描述某類對(duì)象共有的屬性或狀態(tài) ， 行為抽象描述某類對(duì)象的共有的行為或功能特征 。 將這兩方面抽象有機(jī)地結(jié)合 ， 就形成了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的“ 對(duì)象 ” 。 還可以繼續(xù)抽象：把眾多相似的 “ 對(duì)象 ” 聚集起來(lái) ， 進(jìn)一步抽象后就形成了 “ 類 ” 。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 抽象 數(shù)據(jù)抽象： float length,width,Area。 行為抽象： SetData(float L,float W)。 CompueteArea()。 OutputArea()。 分析程序清單 Li1_2： 如果不是計(jì)算矩形的面積，關(guān)注的特征可能是顏色、大小等。由此可見，對(duì)于同一個(gè)研究對(duì)象，由于所研究問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，就可能產(chǎn)生不同的抽象結(jié)果。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 封裝 在日常生活中，我們往往只想知道某件物品的功能，而不關(guān)心它是怎么工作的。 對(duì)于程序設(shè)計(jì)亦是如此，當(dāng)人們面對(duì)某段程序時(shí)，只關(guān)心它的執(zhí)行結(jié)果，而不關(guān)心實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及過(guò)程中所用到的數(shù)據(jù)。封裝恰好滿足了這一需求。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 封裝 面向?qū)ο蠓椒ㄖ械姆庋b：就是將抽象出來(lái)的對(duì)象的屬性和行為結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的單位，并盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。 封裝有兩個(gè)含義：一是把對(duì)象的全部屬性和行為結(jié)合在一起，形成一個(gè)不可分割的獨(dú)立單位。對(duì)象的私有屬性只能由這個(gè)對(duì)象的行為來(lái)讀取和修改；二是盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對(duì)外形成一道屏障，通過(guò)公有行為充當(dāng)外部接口。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 封裝 例如程序段 Li1_2中的類 RectangleArea就是在抽象的基礎(chǔ)上，將矩形的數(shù)據(jù)和功能結(jié)合起來(lái)而構(gòu)成的封裝體。 聲明的私有成員 length、 width和 Area外部無(wú)法直接訪問(wèn)，外界可通過(guò)公有行為 SetData()、CompueteArea()和 OutputArea()與類RectangleArea發(fā)生聯(lián)系。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 消息 消息：是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)用來(lái)描述對(duì)象之間通信的機(jī)制。一個(gè)消息就是一個(gè)對(duì)象要求另一個(gè)對(duì)象實(shí)施某種操作的一個(gè)請(qǐng)求。 前面所提到的 “ 接口 ” 規(guī)定了能向某一對(duì)象發(fā)出什么請(qǐng)求。也就是說(shuō)，類對(duì)每個(gè)可能的請(qǐng)求都定義了一個(gè)相關(guān)的函數(shù)，當(dāng)向?qū)ο蟀l(fā)出請(qǐng)求時(shí)，就調(diào)用這個(gè)函數(shù)。這個(gè)過(guò)程通常概括為向?qū)ο蟆?發(fā)送消息 ” (提出請(qǐng)求 )，對(duì)象根據(jù)這個(gè)消息決定做什么 (執(zhí)行函數(shù)代碼 )。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 消息 例如，外界與 RectangleArea類進(jìn)行通信，可以通過(guò)下面的 C++語(yǔ)句來(lái)描述： //創(chuàng)建一個(gè) Rectangle對(duì)象 RectangleArea Rectangle； //通過(guò)對(duì)象調(diào)用 CompueterArea()函數(shù) ()。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 繼承 在客觀世界中，存在著一般和特殊的關(guān)系，特殊具有一般的特性，同時(shí)又有自己的新特性。 運(yùn)用抽象的原則就是舍棄對(duì)象的特殊性，提取其一般性，從而得到適合一個(gè)對(duì)象集的類。如果在這個(gè)類的基礎(chǔ)上，再考慮抽象過(guò)程中被舍棄的一部分對(duì)象的特性，則可形成一個(gè)新的類，這個(gè)類具有前一個(gè)類的全部特征，又有自己的新特征，形成一種層次結(jié)構(gòu)，即繼承結(jié)構(gòu)。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 繼承 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中利用繼承機(jī)制將這種關(guān)系模型化。繼承就是指特殊類的對(duì)象擁有其一般類的屬性和行為。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 繼承 在軟件開發(fā)過(guò)程中，繼承進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了軟件模塊的可重用性。繼承意味著 “ 自動(dòng)地?fù)碛?” ，即特殊類中不必重新定義已在一般類中定義過(guò)的屬性和行為，而是自動(dòng)地、隱含地?fù)碛衅湟话泐惖膶傩耘c行為。當(dāng)這個(gè)特殊類又被它更下層的特殊類繼承時(shí)，它繼承來(lái)的和自己定義的屬性和行為又被下一層的特殊類繼承下去。不僅如此，如果將開發(fā)好的類作為構(gòu)件放到構(gòu)件庫(kù)中，在開發(fā)新系統(tǒng)時(shí)便可直接使用或繼承使用。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 多態(tài) 面向?qū)ο蟮耐ㄐ艡C(jī)制是消息，一個(gè)消息可以產(chǎn)生不同的響應(yīng)效果，這種現(xiàn)象叫做多態(tài)。即一個(gè)名字，多種語(yǔ)義；或相同界面，多種實(shí)現(xiàn)。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 多態(tài) 例如，如果發(fā)送消息 “ 雙擊 ” ，不同的對(duì)象就會(huì)有不同的響應(yīng)。比如， “ 文件夾 ” 對(duì)象收到雙擊消息后，會(huì)打開該文件夾，而 “ 音樂文件 ” 對(duì)象收到雙擊消息后，會(huì)播放該音樂。顯然，打開文件夾和播放音樂需要不同的函數(shù)體。但是，它們可以被同一條消息 “ 雙擊 ” 所引發(fā)。這就是多態(tài)。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言 混合型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言 C++ 純面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言 Java 返回首頁(yè) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 C++ 混合型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言兼有同時(shí)支持面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)和支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的特點(diǎn)， C++語(yǔ)言是這類語(yǔ)言的典型代表。 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 C++ C++語(yǔ)言具有 4個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn) ： ? 降低程序開發(fā)和維護(hù)的成本。 ? 與 C兼容，但比用 C語(yǔ)言編寫的程序更有效率。 ? 允許程序員更自由地使用各種庫(kù)。 ? C++的異常處理機(jī)制能夠保證在運(yùn)行期間檢查到錯(cuò)誤，并轉(zhuǎn)至相應(yīng)的處理程序，減少了代碼的長(zhǎng)度和復(fù)雜度。 返回本節(jié) 第 1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概論 純面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言 Java Java是一種具有 “ 簡(jiǎn)單、面向?qū)ο蟮?、分布式、解釋型、健壯、安全、與體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)、可移植、高性能、多線程和動(dòng)態(tài)執(zhí)行 ” 等特性的語(yǔ)言。其次，它最大限度地利用了網(wǎng)絡(luò)，Java的應(yīng)用程序 (Applet)可在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，可以說(shuō)是網(wǎng)絡(luò)世界的通用語(yǔ)言；另外， Java還提供了豐富的類庫(kù)，使程序設(shè)計(jì)者可以方便地建立自己的系統(tǒng)。因此 Java具有強(qiáng)大的圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻、視頻、多線程及網(wǎng)絡(luò)交互能力，使其在設(shè)計(jì)交互式、多媒體網(wǎng)頁(yè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序方面大顯身手。 Java是 C++的簡(jiǎn)化和