【正文】 ，只是具有類封裝（類作用域）。 通常采用某種基于定義類的語法形式調(diào)用 僅有靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)方法的類，相當(dāng)于一個簡單模塊 – D類對象的前部仍 是 B類的所有成員，擴充的成員排在后面 ? 在 D類對象里，所有 B類成員相對于對象開始位置的偏 移量與它們在一個 B類對象里的偏移量相同 ? 這樣， D 類對象就可以作為 B 類對象使用， B 類里的 方法能正確操作，它們只看屬于 B 對象的那部分 ? D 類里的方法既可以使用對象中的 B 類數(shù)據(jù)成員，也 可以使用對象里的 D 類數(shù)據(jù)成員 用 D類對象給 B類對象 “賦值 ”（值 copy，或者值語義時） 會產(chǎn)生 “切割 ”現(xiàn)象， D 類數(shù)據(jù)成員不能拷貝 B類的 數(shù)據(jù)成員 B類的 數(shù)據(jù)成員 D類新增的 數(shù)據(jù)成員 B類的對象 D類的對象 初始化和終結(jié)處理 對象可能具有任意復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ? 要求創(chuàng)建對象的程序段做對象初始化，需反復(fù)描述，很麻煩，易弄錯 ? 對象可能要求特殊的初始化方式和順序，對象的使用者難以貫徹始終 ? 繼承使對象的初始化更復(fù)雜化，因為需要正確初始化繼承來的數(shù)據(jù)成員 ? 為更容易處理對象初始化的問題， OO 語言通常都提供了專門的機制，在對象創(chuàng)建時自動調(diào)用 ? 初始化操作保證新創(chuàng)建對象具有合法的狀態(tài)。 對象內(nèi)部的基類部分必須在派生類部分之前完成初始化，因為派生類新增的數(shù)據(jù)成員完全可能依賴于基類成員的值 – 類變量是堆棧上的對象，在其作用域退出時，自動調(diào)用它們的終結(jié)動作 – 對象關(guān)聯(lián)和 GC 順序的不確定性使終結(jié)動作很難描述 靜態(tài)和動態(tài)約束的方法 ? OO 語言里的方法調(diào)用通常采用 (...) 的形式，其中 – 少數(shù)語言同時也支持靜態(tài)約束的方法，如 C++、 Ada 等 ? C++ 把動態(tài)約束的方法稱為虛方法（ virtual 方法），而且以靜態(tài)約束作為默認(rèn)方式。 運行時的動作與一般子程序調(diào)用完全一樣，沒有任何額外運行開銷 – 每個對象里必須保存所屬類的信息（一個類指針，指向其類） – 這種方法的缺點是效率太低。 類層次結(jié)構(gòu)是靜態(tài)確定的 – 類層次結(jié)構(gòu)是靜態(tài)確定的 – 每次方法調(diào)用需要多執(zhí)行兩條指令（典型情況），多訪問內(nèi)存兩次 ? 對這種受限對象模型，動態(tài)約束方法調(diào)用的額外開銷不大，一般軟件系統(tǒng)（包括系統(tǒng)軟件的絕大部分情況）都可以接受 Stroustrup 在設(shè)計和實現(xiàn) C++ 語言時特別希望能夠得到高效的實現(xiàn)，最后選擇了這種對象模型，并設(shè)計了這種高效的實現(xiàn)方法 動態(tài)約束的實現(xiàn) ? 對數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的支持，以及高效的實現(xiàn)，使實際軟件工作者看到了 C++（和 OO）的潛力，最終導(dǎo)致了面向?qū)ο蟮母锩? ? 以后的主流面向?qū)ο笳Z言也都采用了這種技術(shù)。 s = q 也是靜態(tài)類型錯（不能保證 q 指向的是 bar，賦值不安全） 能不能用 s = (bar*)q ？ ? 如果 q 指向的確實是一個 bar 對象，當(dāng)前情況下恰好可以，因為 – 上述轉(zhuǎn)換的正確寫法： bar *x = dynamic_castbar*(q)。類的繼承性利用了Ada8的類型派生機制實現(xiàn)子類。 可以 ， T‘Class束定為 V的類型 類寬類型的范圍示意如下： TAA AB ACCABCBCACBA類（型）T的繼承樹CA39。Classprocedure Process_Reservation （ Rc： in out Reservation‘Class） is 形參可以是類寬類型，不必最初束定某特定類型 begin … Make（ Rc） 。 也無泄露 with ； procedure （ Command： String)； 命令解釋過程 ,等同子包 private package is –私有子輩程序包 ， 不用 with … end ； private package is —OS的私有子輩程序包 … end ； Ada的多繼承 with Abstract_Sets； package Linked_Sets is type Linked_Set is new Abstruct_Sets with private； 再定義 Linked_Set的各種操作 private type Cell； type Cell_Ptr is access Cell； type Cell is record E： Element； next： Cell_Ptr； end record function Copy（ P： Cell_Ptr） return Cell_Ptr； type lnner is new Cont。 子輩單元 package is ?ClassCAB39。 ?以類寬類型實現(xiàn)多態(tài) Ada95的每個標(biāo)簽類型都有一個與之對應(yīng)的類類型屬性 T’ Class，并把它叫做類寬類型（ Class Wide Type） 設(shè)已聲明 T類型 ， 及 T‘Class的變量 V， 則 Y： T； 一般聲明 ， 正確 Y： T‘Class。一些 C++ 編譯器要求用戶指明需要用 RTTI，在這種情況下才按這種方式創(chuàng)建虛表（虛表的形式與沒有類描述符時不同） ? dynamic_cast 檢查類型關(guān)系，確定能否轉(zhuǎn)換，在能轉(zhuǎn)換就完成轉(zhuǎn)換 類層次結(jié)構(gòu)和強制轉(zhuǎn)換 多數(shù) OO 語言（如 Java 等）默認(rèn)支持 RTTI，虛表里總保存類描述符 ? 如何描述類型是編譯器的具體實現(xiàn)問題，不必關(guān)心 ? RTTI 機制可保證類型安全的轉(zhuǎn)換 雖然 Java 的類型轉(zhuǎn)換采用 C 語言類型轉(zhuǎn)換的描述形式，但功能不同 ? 在牽涉到基本類型時，可能需要做值的轉(zhuǎn)換 ? 在牽涉到類類型時，需要做動態(tài)的類型轉(zhuǎn)換合法性檢查 – 如果發(fā)現(xiàn)錯誤，就拋出異常 ClassCastException – 否則做 “非變換類型轉(zhuǎn)換 ”，把相應(yīng)引用直接當(dāng)作所需的類型的引用 ? 從基本類型值到類類型的合法轉(zhuǎn)換，還需要自動構(gòu)造對象（ boxing）；從類對象到基本類型值的轉(zhuǎn)換需要提取對象內(nèi)的值（ unboxing） 運行時類型描述機制還被用于支持 “自反 ”（ reflection）功能 Ada 的面向?qū)ο髾C制 ?定義類和實例對象 Ada95以抽象數(shù)據(jù)類型實現(xiàn)類。 恰好 bar 對象的起始位置和各成分的偏移量與 foo 一樣 這些條件有時不成立（下面會看到，在存在多重繼承時） 這種轉(zhuǎn)換不安全，它要求 q 指向的確實是 bar。因為派生類包含基類所有數(shù)據(jù)成分，因此可以支持基類所有操作 ? 后一個賦值是編譯時錯誤，派生類指針不能引用基類對象 類層次結(jié)構(gòu)和強制轉(zhuǎn)換 ? 如果用 foo 類的指針 q 傳遞一個對象 ? 可保證該對象一定是 foo 的或它的某個派生類的對象 ? 如果由 foo 類指針 q 傳遞的實際上是一個 bar 對象，我們有時需要把它作為 bar 對象使用，例如想對它調(diào)用 foo 里沒有的方法 – 構(gòu)造方法表的工作在編譯時完成 – 如 D 覆蓋了 B 的某個（某些）動態(tài)約束方法，就用新方法的指針覆蓋虛表里對應(yīng)的已有指針。 在提供了極大靈活性的同時，也帶來效率上的巨大開銷 – 如果找到就調(diào)用，找不到就發(fā)出一個 “message is not understood”（ Smalltalk）動態(tài)錯誤 ? 這種方式普遍有效，可以處理具有任何動態(tài)性質(zhì)的對象模型，如動態(tài)類層次結(jié)構(gòu)構(gòu)造和動態(tài)方法更新（修改、添加和刪除）、動態(tài)類屬關(guān)系等 – 靜態(tài)約束的方法還可以做 inline 處理 方法的動態(tài)約束 ?B 類里定義了一個一般性操作 tem，對所有 B類對象都有價值 ?tem 中調(diào)用了一個特殊操作 sp，該操作可能因子類不同而不同 ?子類 D 覆蓋操作 sp后，仍能正常地調(diào)用操作 tem，而且其中對 sp 的調(diào)用能調(diào)用到 D 類里新的操作定義 這是 OO 程序設(shè)計里最重要的東西： 這一特征使新類給出的行為擴充（或修改）可以自然地融合到已有功能里，包括放入已有的操作 框架里（這個例子就是） 動態(tài)約束的實現(xiàn)：一般模型 ? 對最一般的對象模型，運行中調(diào)用動態(tài)約束的方法時要做一次與編譯時處理靜態(tài)約束方法一樣的查找，這種查找可能非常耗時 ? 為完成這種方法查找： – 如果在這里找到了所需要的方法，就生成對它的調(diào)用；如果不存在就反復(fù)做下一步 – 2. 轉(zhuǎn)到當(dāng)前類的基類里去查找相應(yīng)方法，如果找到就生成對它的調(diào)用；如果找不到就繼續(xù)沿著基類鏈上溯查找 – 3. 如果已無上層基類，查找失敗。 m 是 x 的定義類型（類，假定為 B）的一個方法 ? 問題： (...) 所調(diào)用的方法何時 /根據(jù)什么確定？兩種可能性： ? 根據(jù)變量 x 的類型（在程序里靜態(tài)定義）確定（靜態(tài)約束） ? 根據(jù)方法調(diào)用時（被 x 引用 /指向）的當(dāng)前對象的類型確定（動態(tài)約束） – 有了 GC，對終結(jié)動作的需求大大減少，終結(jié)動作由 GC 自動進行 – 這種構(gòu)造規(guī)則是遞歸的，語言必須嚴(yán)格定義對象的構(gòu)造順序 ? 如果變量采用值語義（例如 C++），在進入一個作用域的過程中，就可能出現(xiàn)許多構(gòu)造函數(shù)調(diào)用 – 對象創(chuàng)建可能有多種需要，為此 C++/Java 等都支持一個類有多個不同的構(gòu)造函數(shù) 初始化和終結(jié)處理 ? 如果變量采用引用語義，所有（值）對象都需要顯式創(chuàng)建，有明確的創(chuàng)建動作。 不能生成有用的實例（生成的是空實例，沒有局部的實例狀態(tài)） – 沒有調(diào)用對象 – 類的靜態(tài)方法可訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，其他方法也可以訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 – Smalltalk 把普通的對象域稱為實例變量，表示在這個類的每個實例里都有這些成分的一份拷貝；把靜態(tài)數(shù)據(jù)域稱為 類變量 – public 繼承 – 繼承的實現(xiàn)，使派生類型的對象能當(dāng)作基類的對象使用 – （只是作為示例） OO 程序 ? 還可以定義通用的容器類： – 許多語言的 OO 機制非常復(fù)雜，實際還不斷提出一些新要求，使一些 OO 語言在發(fā)展中變得越來越復(fù)雜 – 對象的行為繼承通過原型獲得 面向?qū)ο蟮恼Z言 ? 人們還提出了許多與面向?qū)ο髾C制有關(guān)的新想法和模型 ? 許多新近的腳本語言提供了獨特的面向?qū)ο髾C制：例如 – Ruby 是一個純面向?qū)ο蟮哪_本語言，其中的一切都是對象，全局環(huán)境看作一個匿名的大對象，全局環(huán)境里的函數(shù)看作這個對象的成員函數(shù)。 動態(tài)約束很重要，但調(diào)用時會帶來一些額外的開銷，如果需要調(diào)用的方法能夠靜態(tài)確定，采用靜態(tài)約束有速度優(yōu)勢 – 大多數(shù) OO 語言都依賴于自動存儲回收系統(tǒng) – Java 只能把 OO 功能應(yīng)用于用戶定義類型，基本類型采用值模型 面向?qū)ο蟮恼Z言 ? 是否允許靜態(tài)對象或者堆棧對象（自動對象）？多數(shù)面向?qū)ο笳Z言只支持堆對象（通過動態(tài)存儲分配創(chuàng)建的對象） – C++ 設(shè)法在支持系統(tǒng)程序設(shè)計的過程性語言 C 上 “擴充 ”支持面向?qū)ο蟮臋C制，是一種多范型語言，支持多種程序設(shè)計方式 – 它為面向?qū)ο蟮臋C制提供了模塊機制所不具有的彈性，使新的功能擴充可以比較自然地結(jié)合到已有的操作過程里 – 子類可以修改基類已經(jīng)定義的行為，或者增加所需的新行為 ? 把子類看作是子類型（通常），如果 D 是 B 的子類，那么： – 原因： – 常規(guī)語言（如 C）引進了指向函數(shù)的指針，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動程序設(shè)計的過程中起到了重要作用，也成為面向?qū)ο笳Z言實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ) OO 發(fā)展史 繼承和動態(tài)約束等被 Smalltalk 發(fā)展，形成目前 OO 的基本概念框架 ? 程序里以類的方式定義各種數(shù)據(jù)抽象 ? 類可以通過繼承的方式擴充新功能，這樣定義的新類（子類，派生類）自動繼承已有類（基類，超類，父類）的功能 ? 對象是類的實例，是程序運行時的基本數(shù)據(jù)單元 ? 派生類的對象也