【正文】 還提出了許多與面向對象機制有關的新想法和模型 ? 許多新近的腳本語言提供了獨特的面向對象機制：例如 – JavaScript 支持一種基于對象和原型的面向對象模型。 Ruby 是一個純面向對象的腳本語言，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)境里的函數看作這個對象的成員函數。 C++ 和 Ada 提供靜態(tài)約束（默認）和動態(tài)約束兩種方式 ? 一些腳本語言也支持面向對象的概念。 動態(tài)約束很重要，但調用時會帶來一些額外的開銷，如果需要調用的方法能夠靜態(tài)確定，采用靜態(tài)約束有速度優(yōu)勢 – Java 等許多語言都需要內置的自動廢料收集系統(tǒng) – 大多數 OO 語言都依賴于自動存儲回收系統(tǒng) – 為在這種環(huán)境下編程，人們開發(fā)了許多利用自動對象的對象管理技術，如句柄對象，對象的 “創(chuàng)建即初始化 ”技術等 ? 是否依賴自動廢料收集（ GC）。 Java 只能把 OO 功能應用于用戶定義類型，基本類型采用值模型 面向對象的語言 ? 是否允許靜態(tài)對象或者堆棧對象（自動對象）？多數面向對象語言只支持堆對象（通過動態(tài)存儲分配創(chuàng)建的對象） – 從本質上說，只有采用引用模型才能支持方法的動態(tài)約束，因此大多數面向對象語言采用引用模型 – C++ 設法在支持系統(tǒng)程序設計的過程性語言 C 上 “擴充 ”支持面向對象的機制，是一種多范型語言，支持多種程序設計方式 – Smalltalk 盡可能追求 “面向對象 ”理想，完全是重新設計的新語言 – 它為面向對象的機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合到已有的操作過程里 – 若變量 x 可以引用 B 類的對象，那么它也可以引用 D 類的對象 面向對象的基本概念 ? 繼承有兩方面作用 1. 建立類型之間的層次關系 2. 重用基類的行為（代碼和數據描述） 對于面向對象的行為而言，前一方面的功能更為重要 ? 類中的子程序成員稱為方法，方法需要通過具體的對象調用 ? 在運行中調用方法時，實際調用的方法由作為調用出發(fā)點的那個對象的類型確定的（動態(tài)約束） – 子類可以修改基類已經定義的行為，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： – OO 概念與常規(guī)語言的合理集成（在當時），支持數據抽象和面向對象的系統(tǒng)設計和程序設計，支持多泛型程序設計的結合，使與數據抽象和 OO 有關的許多新概念和新技術逐漸被實際軟件工作者接受 ? 隨后是 OO 分析、 OO 設計和基于 OO 的軟件開發(fā)等等 ? 后來的其他成功語言包括 Java，微軟提出 C，等等 ? 出現了一些基于對象的腳本語言，如 Python， Ruby 等 ? 現在，面向對象的開發(fā)已經成為一種主流的軟件開發(fā)技術 面向對象的基本概念 面向對象的基本概念： ? 在面向對象語言里定義數據抽象的基本定義機制是類，在一個類里可以定義數據成員和子程序成員（稱為方法） ? 封裝是數據抽象和模塊化的概念，與面向對象的概念并沒有必然關系，但封裝有助于更好發(fā)揮面向對象機制的作用 ? （實在的）類被看作類型，可以用于生成（定義）實例，稱為對象 ? 已有的類可以作為定義新類的基礎（基類、超類） – 原因： – 各種控制結構也是通過消息概念建立的 ? 條件和邏輯循環(huán)是邏輯對象對特定消息的響應 ? 枚舉循環(huán)是整數對象對特定消息的響應 ? 采用單根的類層次結構，以類 Object 作為所有類的超類 ? 提供了塊（ block）的概念，作為控制結構的抽象機制 ? 提出了容器的概念，開發(fā)了一個功能豐富的類庫 ? 與程序開發(fā)環(huán)境的緊密結合，并開發(fā)了 GUI 的基本概念和相關技術 Smalltalk 經過 7 76 發(fā)展到 Smalltalk 80，其概念和結構已臻成熟 OO 發(fā)展史 隨著 Smalltalk 的成功，人們看到了 OO 的潛在威力 ? 許多人開始研究如何把 OO 概念有效集成到常規(guī)語言里，提出了一批已有語言的 OO 擴充和許多新 OO 語言，如 ObjectPascal、 ObjectC 等 ? 其中前期最成功并得到廣泛應用的是 C++。 常規(guī)語言（如 C）引進了指向函數的指針，在實現數據驅動程序設計的過程中起到了重要作用，也成為面向對象語言實現的技術基礎 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據抽象 ? 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據單元 ? 派生類的對象也看作是原有基類的對象，可以當作基類的對象使用（子類就是子類型，Liskov 代換原理， 2020 年圖靈獎） ? 類定義了對象的狀態(tài)成分（數據成員）和一組相關操作（稱為方法） ? 方法調用總是針對某個對象進行的，將方法調用看作是給相應對象送一個消息，對象通過執(zhí)行相應操作的方式對消息做出響應 ? 對一個消息執(zhí)行什么方法，由接收消息的對象的類型確定（根據該對象所屬的類確定，這就是動態(tài)約束） ? 計算，就是一組對象相互通訊的整體效果（對計算的另一種看法） OO 發(fā)展史 Smalltalk 還有一些獨特的東西： ? 變量采用引用模型，變量無類型，可以引用任何對象 ? 語言里的一切都是對象： – 將計算功能（子程序）約束于程序里處理的數據（結構），使我們在程序里可以從數據對象出發(fā)去啟動相應的計算過程 – 界面與實現 – Simula 只提供了基本封裝，并沒有對封裝的保護，也沒有信息隱藏 OO 發(fā)展史 軟件實踐也需要 OO 的思想，并逐漸開發(fā)了 相關的支撐技術，包括： ? 封裝的思想在面向模塊的語言里發(fā)展，提出了許多重要概念和想法，如 – 類的概念源自 Simula，其設計中提出用類定義把一組操作與一組數據包裝起來。 1960 年代在挪威計算中心設計和實現，主持其工作的 OleJohan Dahl 和 Kristen Nygaard 獲得 2020 年圖靈獎 – OO 并不是從模塊化程序設計發(fā)展出來的，它有自己的發(fā)展歷程 – 這方面的基本想法：一組數據與關聯之上相關的操作形成一個對象。 模塊可能是過去的遺產，源代碼已經丟失或部分缺失 模塊和程序組織 ? 常規(guī)的程序單元缺乏彈性，定義好的子程序 /模塊都是固定功能的實體，難以提供 “定制 ”的方式部分地改變功能以滿足實際需要的變化 ? 通過模塊定義的抽象數據類型是相互獨立的，不同模塊之間無任何關系 – 而實際情況中，常常需要定義和使用一些相互有關的類型，可能需要把它們送給同一個函數 /過程去處理，以同樣方式存儲 – 變體和聯合機制就是為了迎合這方面的需要，但它們沒有類型安全性，且未能提供解決類似問題的統(tǒng)一框架，難用于應付更復雜的情況 – 支持相關類型，可能給程序的結構組織帶來新的可能性 ? 如何在抽象數據類型的框架中提供這一類功能，也是需要解決的問題 ? 面向對象的概念在這些方面都能發(fā)揮很大的作用 ? 面向對象（ ObjectOriented）的方法和程序技術，為基于模塊（一個類也可以看作一個模塊）的重用問題提供了一條解決途徑。 如果模塊功能的改變只能通過修改源代碼的方式進行，程序員就只能拷貝這個模塊的源代碼，深入研究后再設法修改，以滿足新需求 ? 但問題是有沒有可以使用的源代碼？常常沒有： – 模塊是更合適的重用單元，因為模塊可以包裝任何功能，更靈活 ? ? 重用中有一種常見情況：軟件開發(fā)中遇到的新問題常與解決過的問題（可以重用的庫提供的功能）類似，但又不完全相同 – 最早的重用單元是子程序，如 Fortran 的子程序庫 – 指令部分 ,0return? grow : amount?self erase.size ← size+ amountself show? grow :? 消息模式 方法體 源代碼消息字典4實例對象的存儲 實例對象只存放數據，其存儲格式如下圖 : 分類 loc tilt size scribe 長度 6b1實例變量名Box類類類10045500600 分類 loc tilt size scribe 長度 6 x y 長度 4500200Pointb2類類活動記錄 send 39。self39。 ← 39。+39。 39。push 39。push 39。,0push39。send 壓棧解釋執(zhí)行39。 39。 Smalltalk的對象 、 類 、 方法的實現 類的存儲 8長度所屬分類類名超類名實例變量類方法實例方法實例變量數Boxclass空白隔開的串 串 串 push 中間代碼39。 還有一些對象表示類和方法的結構，以便程序員追蹤系統(tǒng)。. Smalltalk程序設計系統(tǒng) 在 Smalltalk中 ， 系統(tǒng)支持程序也是作為類掛在 Object之下 ， 包括算術運算 、 數據和控制結構的實現 、 輸入 /出 、 隨機數生成器等 。. HouseholdFinances spend： for： 39。. HouseholdFinances spend： for： 39。. HouseholdFinances receive： from： 39。. HouseholdFinances receive： 820 from： 39。. NouseholdFinances spend： for ： 39。 ” expenditures at： reason put： (self totalSpentFor： reason) + amount. cashOnHand← cashOnHand amount. expenditures changed CashOnHand｜ ｜ “ 回答當前手頭現金 ” ↑ cashOnHand expenditures ｜ ｜ “ 回答支出細目 ” ↑ expenditures ines ｜ ｜ “ 回答收入細目 ” ↑ ines totalReceiveFrom： source ｜ ｜ “ 回答自 source收錢總數 ” (ines includesKey： source) ifTrue： [↑ines at ： source] ifFalse： [↑0] totalSpentFor： reason ｜ ｜ “ 回答在 reason項上總支出 ” (expenditures includesKey： reason) ifTrue:[↑expenditures at ： reason] ifFalse： [↑0] private SetlnitialBalance： amount｜ ｜ “ 實例變量初始化 ” cashOnHand←amount. ines←Dictionary new. expenditures←Dictionary new Smalltalk at： HouseholdFinances put： nil. HouseholdFinances←FinancealHistory initialBalance： 1560 HouseholdFinances spend： 700 for： 39。Financial Tools39。caseOnHand ines expenditures39。 f:ARRAY[1..26] OF Integer； f←Array new： 26. BEGIN ―f是 Arrey實例長度 26‖ Writeln(?enter line‘)； s←Prompter ReadIn(s)；