剖析C++的面向?qū)ο缶幊趟枷?/h1>

來(lái)源：本站原創(chuàng)|時(shí)間：2020-01-10|欄目：C語(yǔ)言|點(diǎn)擊： 次

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

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

面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^(guò)程是兩種不同的編程思想，沒(méi)有哪一種絕對(duì)完美，要根據(jù)具體需求擬定開(kāi)發(fā)方案。例如，開(kāi)發(fā)一個(gè)小型軟件或應(yīng)用程序，工程量小，短時(shí)間內(nèi)即可完成，完全可以采用面向過(guò)程的開(kāi)發(fā)方式，使用面向?qū)ο?，反而?huì)增加代碼量，降低開(kāi)發(fā)效率。

面向過(guò)程的編程語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）不能創(chuàng)建類(lèi)和對(duì)象，不能用面向?qū)ο蟮乃枷雭?lái)開(kāi)發(fā)程序；面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言（如C++、PHP等）保留了面向過(guò)程的關(guān)鍵字和語(yǔ)句，仍然可以采用面向過(guò)程的思想來(lái)開(kāi)發(fā)程序。

面向?qū)ο笫敲嫦蜻^(guò)程的補(bǔ)充和完善。

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

為了方便說(shuō)明，我們將從現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例入手。

我們知道，工業(yè)上使用的鑄件（電飯鍋內(nèi)膽、汽車(chē)地盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)身等）都是由模子鑄造出來(lái)的，一個(gè)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(shuō)的“類(lèi)”，鑄件就是我們所說(shuō)的“對(duì)象”。

類(lèi)，是創(chuàng)建對(duì)象的模板，一個(gè)類(lèi)可以創(chuàng)建多個(gè)相同的對(duì)象；對(duì)象，是類(lèi)的實(shí)例，是按照類(lèi)的規(guī)則創(chuàng)建的。
屬性和方法

由模子鑄造出來(lái)的鑄件（對(duì)象），有很多參數(shù)（長(zhǎng)度、寬度、高度等），能完成不同的操作（煮飯、承重、保護(hù)內(nèi)部零件等）。這里的參數(shù)就是對(duì)象的“屬性”，完成的操作就是對(duì)象的“方法”。

屬性是一個(gè)變量，用來(lái)表示一個(gè)對(duì)象的特征，如顏色、大小、重量等；方法是一個(gè)函數(shù)，用來(lái)表示對(duì)象的操作，如奔跑、呼吸、跳躍等。

對(duì)象的屬性和方法統(tǒng)稱(chēng)為對(duì)象的成員。
類(lèi)的繼承

一個(gè)類(lèi)（子類(lèi)）可以繼承另一個(gè)類(lèi)（父類(lèi)）的特征，如同兒子繼承父親的DNA、性格和財(cái)產(chǎn)。

子類(lèi)可以繼承父類(lèi)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(jì)舉例
這里我們將通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)演示如何站在面向?qū)ο蟮慕嵌仍O(shè)計(jì)程序，以及使用類(lèi)的好處。

【例】最簡(jiǎn)單的例子。

#include <iostream>
using namespace std;
class Time //定義Time類(lèi)
{
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T(mén)ime類(lèi)對(duì)象
  cin>>t1.hour;//輸入設(shè)定的時(shí)間
  cin>>t1.minute;
  cin>>t1.sec;
  //輸出時(shí)間:
  cout<<t1.hour<<":"<<t1.minute<<":"<<t1.sec<<endl;
  return 0;
}

運(yùn)行情況如下：

1232 43↙
12:32:43

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

2) 不要錯(cuò)寫(xiě)為類(lèi)名，如寫(xiě)成
 Time.hour,Time.minute,Time.sec
是不對(duì)的。因?yàn)轭?lèi)是一種抽象的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并不是一個(gè)實(shí)體，也不占存儲(chǔ)空間，而對(duì)象是實(shí)際存在的實(shí)體，是占存儲(chǔ)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(gè)輸入語(yǔ)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(gè)對(duì)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(duì)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(duì)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(yùn)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(duì)不同的對(duì)象一一寫(xiě)出有關(guān)操作，會(huì)使程序冗長(zhǎng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以使用函數(shù)來(lái)進(jìn)行輸入和輸出。見(jiàn)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T(mén)ime類(lèi)對(duì)象
  set_time(t1);//調(diào)用set_time函數(shù)，向t1對(duì)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(duì)象中的數(shù)據(jù)
  Time t2;//定義t2為T(mén)ime類(lèi)對(duì)象
  set_time(t2);//調(diào)用set_time函數(shù)，向t2對(duì)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(duì)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(shí)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(duì)象中的數(shù)據(jù)
}

運(yùn)行情況與程序(a)相同。

3) 程序(c)
可以對(duì)上面的程序作一些修改，數(shù)據(jù)成員的值不再由鍵盤(pán)輸入，而在調(diào)用函數(shù)時(shí)由實(shí)參給出，并在函數(shù)中使用默認(rèn)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(guò)實(shí)參傳遞時(shí)、分、秒的值
  show_time(t1);
  Time t2;
  set_time(t2);//使用默認(rèn)的時(shí)、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(yùn)行時(shí)的輸出為：

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

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

【例】改用含成員函數(shù)的類(lèi)來(lái)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(duì)象t1
  t1.set_time( );//調(diào)用對(duì)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(duì)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(duì)象t2
  t2.set_time( );//調(diào)用對(duì)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(duì)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(lèi)外定義set_time函數(shù)
{
  cin>>hour;
  cin>>minute;
  cin>>sec;
}
void Time::show_time( ) //在類(lèi)外定義show_time函數(shù)
{
  cout<< hour<<":"<< minute<<":"<< sec<< endl;
}

運(yùn)行情況與例8.2中的程序(a)相同。

幾點(diǎn)注意：
在主函數(shù)中調(diào)用兩個(gè)成員函數(shù)時(shí)，應(yīng)指明對(duì)象名(t1,t2)。表示調(diào)用的是哪一個(gè)對(duì)象的成員函數(shù)。
在類(lèi)外定義函數(shù)時(shí)，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(duì)象的數(shù)據(jù)成員時(shí)，只需直接寫(xiě)數(shù)據(jù)成員名，這時(shí)C++系統(tǒng)會(huì)把它默認(rèn)為本對(duì)象的數(shù)據(jù)成員。也可以顯式地寫(xiě)出類(lèi)名并使用域運(yùn)算符。
應(yīng)注意區(qū)分什么場(chǎng)合用域運(yùn)算符“∷”，什么場(chǎng)合用成員運(yùn)算符“.”，不要搞混。

【例】找出一個(gè)整型數(shù)組中的元素的最大值。這個(gè)問(wèn)題可以不用類(lèi)的方法來(lái)解決，現(xiàn)在用類(lèi)來(lái)處理，讀者可以比較不同方法的特點(diǎn)。

#include <iostream>
using namespace std;
class Array_max //聲明類(lèi)
{
public : //以下3行為成員函數(shù)原型聲明
  void set_value( ); //對(duì)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(lái)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(duì)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(yùn)行結(jié)果如下：

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

請(qǐng)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(jì)了一組操作代碼，并未實(shí)際執(zhí)行，只有在被調(diào)用時(shí)才真正地執(zhí)行這一組操作。

可以看出： 主函數(shù)很簡(jiǎn)單，語(yǔ)句很少，只是調(diào)用有關(guān)對(duì)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(jì)中，最關(guān)鍵的工作是類(lèi)的設(shè)計(jì)。所有的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作都體現(xiàn)在類(lèi)中。只要把類(lèi)定義好，編寫(xiě)程序的工作就顯得很簡(jiǎn)單了。