剖析C++的面向?qū)ο缶幊趟枷?/h1>

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊： 次

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計
面向?qū)ο缶幊?Object Oriented Programming，OOP，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計) 的主要思想是把構(gòu)成問題的各個事務(wù)分解成各個對象，建立對象的目的不是為了完成一個步驟，而是為了描敘一個事物在整個解決問題的步驟中的行為。

面向過程就是分析出解決問題所需要的步驟，然后用函數(shù)逐步實現(xiàn)，再依次調(diào)用就可以了。

面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程是兩種不同的編程思想，沒有哪一種絕對完美，要根據(jù)具體需求擬定開發(fā)方案。例如，開發(fā)一個小型軟件或應(yīng)用程序，工程量小，短時間內(nèi)即可完成，完全可以采用面向過程的開發(fā)方式，使用面向?qū)ο螅炊鴷黾哟a量，降低開發(fā)效率。

面向過程的編程語言（如C語言）不能創(chuàng)建類和對象，不能用面向?qū)ο蟮乃枷雭黹_發(fā)程序；面向?qū)ο蟮木幊陶Z言（如C++、PHP等）保留了面向過程的關(guān)鍵字和語句，仍然可以采用面向過程的思想來開發(fā)程序。

面向?qū)ο笫敲嫦蜻^程的補充和完善。

注意，不要“死磕”概念上的理解，很多有經(jīng)驗的程序員甚至都不能完全解釋清楚面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程的區(qū)別，要重在實踐，不斷揣摩編程語言的思想。
類和對象的基本概念

為了方便說明，我們將從現(xiàn)實生活中的實例入手。

我們知道，工業(yè)上使用的鑄件（電飯鍋內(nèi)膽、汽車地盤、發(fā)動機機身等）都是由模子鑄造出來的，一個模子可以鑄造出很多相同的鑄件，不用的模子可以鑄造出不同的鑄件。這里的模子就是我們所說的“類”，鑄件就是我們所說的“對象”。

類，是創(chuàng)建對象的模板，一個類可以創(chuàng)建多個相同的對象；對象，是類的實例，是按照類的規(guī)則創(chuàng)建的。
屬性和方法

由模子鑄造出來的鑄件（對象），有很多參數(shù)（長度、寬度、高度等），能完成不同的操作（煮飯、承重、保護內(nèi)部零件等）。這里的參數(shù)就是對象的“屬性”，完成的操作就是對象的“方法”。

屬性是一個變量，用來表示一個對象的特征，如顏色、大小、重量等；方法是一個函數(shù)，用來表示對象的操作，如奔跑、呼吸、跳躍等。

對象的屬性和方法統(tǒng)稱為對象的成員。
類的繼承

一個類（子類）可以繼承另一個類（父類）的特征，如同兒子繼承父親的DNA、性格和財產(chǎn)。

子類可以繼承父類的全部特征，也可以繼承一部分，由程序靈活控制。

C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計舉例
這里我們將通過幾個簡單的例子來演示如何站在面向?qū)ο蟮慕嵌仍O(shè)計程序，以及使用類的好處。

【例】最簡單的例子。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time //定義Time類
{
public : //數(shù)據(jù)成員為公用的
  int hour;
  int minute;
  int sec;
};
int main( )
{
  Time t1;//定義t1為Time類對象
  cin>>t1.hour;//輸入設(shè)定的時間
  cin>>t1.minute;
  cin>>t1.sec;
  //輸出時間:
  cout<<t1.hour<<":"<<t1.minute<<":"<<t1.sec<<endl;
  return 0;
}

運行情況如下：

1232 43↙
12:32:43

幾點注意：
1) 在引用數(shù)據(jù)成員hour，minute，sec時不要忘記在前面指定對象名。

2) 不要錯寫為類名，如寫成
 Time.hour,Time.minute,Time.sec
是不對的。因為類是一種抽象的數(shù)據(jù)類型，并不是一個實體，也不占存儲空間，而對象是實際存在的實體，是占存儲空間的，其數(shù)據(jù)成員是有值的，可以被引用的。

3) 如果刪去主函數(shù)的3個輸入語句，即不向這些數(shù)據(jù)成員賦值，則它們的值是不可預(yù)知的。

【例】引用多個對象的成員。

1） 程序(a)

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public :
  int hour;
  int minute;
  int sec;
};
int main( )
{
  Time t1;//定義對象t1
  cin>>t1.hour;//向t1的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  cin>>t1.minute;
  cin>>t1.sec;
  cout<<t1.hour<<":"<<t1.minute<<":"<<t1.sec<<endl;//輸出t1中數(shù)據(jù)成員的值
  Time t2;//定義對象t2
  cin>>t2.hour;//向t2的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  cin>>t2.minute;
  cin>>t2.sec;
  cout<<t2.hour<<":"<<t2.minute<<":"<<t2.sec<<endl;//輸出t2中數(shù)據(jù)成員的值
  return 0;
}

運行情況如下：

1032 43↙
10:32:43
22 32 43↙
22:32:43

程序是清晰易懂的，但是在主函數(shù)中對不同的對象一一寫出有關(guān)操作，會使程序冗長。為了解決這個問題，可以使用函數(shù)來進行輸入和輸出。見程序(b)。

2） 程序(b)

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public :
  int hour;
  int minute;
  int sec;
};
int main( )
{
  void set_time(Time&);//函數(shù)聲明
  void show_time(Time&);//函數(shù)聲明
  Time t1;//定義t1為Time類對象
  set_time(t1);//調(diào)用set_time函數(shù)，向t1對象中的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  show_time(t1);//調(diào)用show_time函數(shù)，輸出t1對象中的數(shù)據(jù)
  Time t2;//定義t2為Time類對象
  set_time(t2);//調(diào)用set_time函數(shù)，向t2對象中的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  show_time(t2);//調(diào)用show_time函數(shù)，輸出t2對象中的數(shù)據(jù)
  return 0;
}
void set_time(Time& t) //定義函數(shù)set_time，形參t是引用變量
{
  cin>>t.hour;//輸入設(shè)定的時間
  cin>>t.minute;
  cin>>t.sec;
}
void show_time(Time& t) //定義函數(shù)show_time，形參t是引用變量
{
  cout<<t.hour<<":"<<t.minute<<":"<<t.sec<<endl;//輸出對象中的數(shù)據(jù)
}

運行情況與程序(a)相同。

3) 程序(c)
可以對上面的程序作一些修改，數(shù)據(jù)成員的值不再由鍵盤輸入，而在調(diào)用函數(shù)時由實參給出，并在函數(shù)中使用默認參數(shù)。將程序(b)第8行以下部分改為：

int main( )
{
  void set_time(Time&,int hour=0,int minute=0,int sec=0);//函數(shù)聲明
  void show_time(Time&);//函數(shù)聲明
  Time t1;
  set_time(t1,12,23,34);//通過實參傳遞時、分、秒的值
  show_time(t1);
  Time t2;
  set_time(t2);//使用默認的時、分、秒的值
  show_time(t2);
  return 0;
}
void set_time(Time& t,int hour,int minute,int sec)
{
  t.hour=hour;
  t.minute=minute;
  t.sec=sec;
}
void show_time(Time& t)
{
  cout<<t.hour<<":"<<t.minute<<":"<<t.sec<<endl;
}

程序運行時的輸出為：

12:23:34 (t1中的時、分、秒)
0:0:0 (t2中的時、分、秒)

以上兩個程序中定義的類都只有數(shù)據(jù)成員，沒有成員函數(shù)，這顯然沒有體現(xiàn)出使用類的優(yōu)越性。在下面的例子中，類體中就包含了成員函數(shù)。

【例】改用含成員函數(shù)的類來處理。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public :
  void set_time( );//公用成員函數(shù)
  void show_time( );//公用成員函數(shù)
private : //數(shù)據(jù)成員為私有
  int hour;
  int minute;
  int sec;
};
int main( )
{
  Time t1;//定義對象t1
  t1.set_time( );//調(diào)用對象t1的成員函數(shù)set_time，向t1的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  t1.show_time( );//調(diào)用對象t1的成員函數(shù)show_time，輸出t1的數(shù)據(jù)成員的值
  Time t2;//定義對象t2
  t2.set_time( );//調(diào)用對象t2的成員函數(shù)set_time，向t2的數(shù)據(jù)成員輸入數(shù)據(jù)
  t2.show_time( );//調(diào)用對象t2的成員函數(shù)show_time，輸出t2的數(shù)據(jù)成員的值
  return 0;
}
void Time::set_time( ) //在類外定義set_time函數(shù)
{
  cin>>hour;
  cin>>minute;
  cin>>sec;
}
void Time::show_time( ) //在類外定義show_time函數(shù)
{
  cout<< hour<<":"<< minute<<":"<< sec<< endl;
}

運行情況與例8.2中的程序(a)相同。

幾點注意：
在主函數(shù)中調(diào)用兩個成員函數(shù)時，應(yīng)指明對象名(t1,t2)。表示調(diào)用的是哪一個對象的成員函數(shù)。
在類外定義函數(shù)時，應(yīng)指明函數(shù)的作用域(如void Time∷set_time( ))。在成員函數(shù)引用本對象的數(shù)據(jù)成員時，只需直接寫數(shù)據(jù)成員名，這時C++系統(tǒng)會把它默認為本對象的數(shù)據(jù)成員。也可以顯式地寫出類名并使用域運算符。
應(yīng)注意區(qū)分什么場合用域運算符“∷”，什么場合用成員運算符“.”，不要搞混。

【例】找出一個整型數(shù)組中的元素的最大值。這個問題可以不用類的方法來解決，現(xiàn)在用類來處理，讀者可以比較不同方法的特點。

#include <iostream>
using namespace std;
class Array_max //聲明類
{
public : //以下3行為成員函數(shù)原型聲明
  void set_value( ); //對數(shù)組元素設(shè)置值
  void max_value( ); //找出數(shù)組中的最大元素
  void show_value( ); //輸出最大值
private :
  int array[10]; //整型數(shù)組
  int max; //max用來存放最大值
};
void Array_max::set_value( ) //成員函數(shù)定義，向數(shù)組元素輸入數(shù)值
{
  int i;
  for (i=0;i<10;i++)
   cin>> array[i];
}
void Array_max::max_value( ) //成員函數(shù)定義，找數(shù)組元素中的最大值
{
  int i;
  max=array[0];
  for (i=1;i<10;i++)
   if(array[i]> max) max=array[i];
}
void Array_max::show_value( ) //成員函數(shù)定義，輸出最大值
{
  cout<< "max="<< max;
}
int main( )
{
  Array_max arrmax; //定義對象arrmax
  arrmax.set_value( ); //調(diào)用arrmax的set_value函數(shù)，向數(shù)組元素輸入數(shù)值
  arrmax.max_value( ); //調(diào)用arrmax的max_value函數(shù)，找出數(shù)組元素中的最大值
  arrmax.show_value( ); //調(diào)用arrmax的show_value函數(shù)，輸出數(shù)組元素中的最大值
  return 0;
}

運行結(jié)果如下：

12 12 39 -34 17 134 045 -91 76↙ (輸入10個元素的值)
max=134 (輸入10個元素中的最大值)

請注意成員函數(shù)定義與調(diào)用成員函數(shù)的關(guān)系，定義成員函數(shù)只是設(shè)計了一組操作代碼，并未實際執(zhí)行，只有在被調(diào)用時才真正地執(zhí)行這一組操作。

可以看出： 主函數(shù)很簡單，語句很少，只是調(diào)用有關(guān)對象的成員函數(shù)，去完成相應(yīng)的操作。在大多數(shù)情況下，主函數(shù)中甚至不出現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)(判斷結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu))，而在成員函數(shù)中使用控制結(jié)構(gòu)。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中，最關(guān)鍵的工作是類的設(shè)計。所有的數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作都體現(xiàn)在類中。只要把類定義好，編寫程序的工作就顯得很簡單了。