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面向对象的程序设计的基本理论

gecimao 发表于 2019-05-31 15:54 | 查看: | 回复:

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  一项由Deborah J. Armstrong进行的长达40年之久的计算机著作调查显示出了一系列面向对象程序设计的基本理论。 它们是: 对象(Object)是类的实例。例如,“狗”这个类列举狗的特点,从而使这个类定义了世界上所有的狗。而莱丝这个对象则是一条具体的狗,它的属性也是具体的。狗有皮毛颜色,而莱丝的皮毛颜色是棕白色的。因此,莱丝就是狗这个类的一个实例。一个具体对象属性的值被称作它的“状态”。(系统给对象分配内存空间,而不会给类分配内存空间。这很好理解,类是抽象的系统不可能给抽象的东西分配空间,而对象则是具体的。)

  假设我们已经在上面定义了狗这个类,我们就可以用这个类来定义对象: 定义莱丝是狗莱丝.毛皮颜色:棕白色莱丝.吠叫()我们无法让狗这个类去吠叫,但是我们可以让对象“莱丝”去吠叫,正如狗可以吠叫,但没有具体的狗就无法吠叫。

  类和对象就好比是“实型”和“1.23”,“实型”是一种数据的类型,而“1.23”是一个真正的“实数”(即对象)。所有的“实数”都具有“实型”所描述的特征,如“实数的大小”,系统则分配内存给“实数”存储具体的数值。 一个对象通过接受消息、处理消息、传出消息或使用其他类的方法来实现一定功能,这叫做消息传递机制(Message Passing)。

  如:莱丝可以通过吠叫引起人的注意,从而导致一系列的事发生。 继承性(Inheritance)是指,在某种情况下,一个类会有“子类”。子类比原本的类(称为父类)要更加具体化。例如,“狗”这个类可能会有它的子类“牧羊犬”和“吉娃娃犬”。在这种情况下,“莱丝”可能就是牧羊犬的一个实例。子类会继承父类的属性和行为,并且也可包含它们自己的。我们假设“狗”这个类有一个方法(行为)叫做“吠叫()”和一个属性叫做“毛皮颜色”。它的子类(前例中的牧羊犬和吉娃娃犬)会继承这些成员。这意味着程序员只需要将相同的代码写一次。

  在伪代码中我们可以这样写: 类牧羊犬:继承狗定义莱丝是牧羊犬莱丝.吠叫()/*注意这里调用的是狗这个类的吠叫方法。*/回到前面的例子,“牧羊犬”这个类可以继承“毛皮颜色”这个属性,并指定其为棕白色。而“吉娃娃犬”则可以继承“吠叫()”这个方法,并指定它的音调高于平常。子类也可以加入新的成员,例如,“吉娃娃犬”这个类可以加入一个方法叫做“颤抖()”。设若用“牧羊犬”这个类定义了一个实例“莱丝”,那么莱丝就不会颤抖,因为这个方法是属于吉娃娃犬的,而非牧羊犬。事实上,我们可以把继承理解为“是”或“属于”。莱丝“是”牧羊犬,牧羊犬“属于”狗类。因此,莱丝既得到了牧羊犬的属性,又继承了狗的属性。 我们来看伪代码: 类吉娃娃犬:继承狗开始公有成员:颤抖()结束类牧羊犬:继承狗定义莱丝是牧羊犬莱丝.颤抖()/*错误:颤抖是吉娃娃犬的成员方法。*/当一个类从多个父类继承时,我们称之为“多重继承”。如一只狗既是吉娃娃犬又是牧羊犬(虽然事实上并不合逻辑)。多重继承并不总是被支持的,因为它很难理解,又很难被好好使用。 具备封装性(Encapsulation)的面向对象程序设计隐藏了某一方法的具体执行步骤,取而代之的是通过消息传递机制传送消息给它。因此,举例来说,“狗”这个类有“吠叫()”的方法,这一方法定义了狗具体该通过什么方法吠叫。但是,莱丝的朋友并不知道它到底是如何吠叫的。

  封装是通过限制只有特定类的对象可以访问这一特定类的成员,而它们通常利用接口实现消息的传入传出。举个例子,接口能确保幼犬这一特征只能被赋予狗这一类。通常来说,成员会依它们的访问权限被分为3种:公有成员、私有成员以及保护成员。有些语言更进一步:Java可以限制同一包内不同类的访问;C#和留了为类的成员聚集准备的关键字:internal(C#)和Friend(VB.NET);Eiffel语言则可以让用户指定哪个类可以访问所有成员。 抽象(Abstraction)是简化复杂的现实问题的途径,它可以为具体问题找到最恰当的类定义,并且可以在最恰当的继承级别解释问题。举例说明,莱丝在大多数时候都被当作一条狗,但是如果想要让它做牧羊犬做的事,你完全可以调用牧羊犬的方法。如果狗这个类还有动物的父类,那么你完全可以视莱丝为一个动物。

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