面向对象的三个特征及其优缺点

本文深入探讨面向对象编程的核心概念:封装、继承与多态。通过实例解析,阐述如何将客观事物封装成类,利用继承扩展功能,并通过多态实现灵活的代码重用。
面向对象(OOP)三个基本特征 - 樱空释 - 樱空释
1、封装
      把客观的事物封装成抽象的类;类可以将自身的数据和方法给可信的类或者对象操作,对不可信的进行隐藏信息。
2、继承
      可以在现有类的基础上无需重写,扩展类的功能.
      通过继承创建的新类称之为"子类"、"派生类".    被继承的类称之为"基类"、"父类"、"超类';
     
     继承实现方式有三种:
     1)、 实现继承是使用基类的属性和方法而无需额外编码;
     2)、 接口继承是仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现;
     3)、 可视继承是子窗体(类)使用基窗体(类)的外观和实现代码。
    使用继承的过程中两个类的关系是"属于"的关系,
    抽象类仅定义将由子类创建的一般属性和方法,创建抽象类时,使用关键字 Interface.
3、多态
     允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。
    
     实现多态的方式:
    1)、覆盖指子类重新定义父类的虚函数的方法。
    2)、重载指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)。
           重载的概念并不属于“面向对象编程”,重载的实现是:编译器根据函数不同的参数表,对同名函数的名称进行修饰,然后这些同名函数就成了不同的函数。
    如,有两个同名函数:function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的:int_func、str_func。对于这两个函数的调用,在编译器间就已经确定了,是静态的。也就是说,它们的地址在编译期就绑定了,因此,重载和多态无关!真正和多态相关的是“覆盖”。当子类重新定义了父类的虚函数后,父类指针根据赋给它的不同的子类指针,动态(记住:是动态!)的调用属于子类的该函数,这样的函数调用在编译期间是无法确定的(调用的子类的虚函数的地址无法给出)。因此,这样的函数地址是在运行期绑定的。结论就是:重载只是一种语言特性,与多态无关,与面向对象也无关!
 

概念讲解

泛化(Generalization)

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图表 1 泛化

在上图中,空心的三角表示继承关系(类继承),在UML的术语中,这种关系被称为泛化(Generalization)。Person(人)是基类,Teacher(教师)、Student(学生)、Guest(来宾)是子类。

若在逻辑上B是A的“一种”,并且A的所有功能和属性对B而言都有意义,则允许B继承A的功能和属性。

例如,教师是人,Teacher 是Person的“一种”(a kind of )。那么类Teacher可以从类Person派生(继承)。

如果A是基类,B是A的派生类,那么B将继承A的数据和函数。

如果类A和类B毫不相关,不可以为了使B的功能更多些而让B继承A的功能和属性。

若在逻辑上B是A的“一种”(a kind of ),则允许B继承A的功能和属性。

 

聚合(组合)

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图表 2 组合

若在逻辑上A是B的“一部分”(a part of),则不允许B从A派生,而是要用A和其它东西组合出B。

例如,眼(Eye)、鼻(Nose)、口(Mouth)、耳(Ear)是头(Head)的一部分,所以类Head应该由类Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成,不是派生(继承)而成。

 

聚合的类型分为无、共享(聚合)、复合(组合)三类。

 

聚合(aggregation)

 

o_aggregation.gif

图表 3 共享

上面图中,有一个菱形(空心)表示聚合(aggregation)(聚合类型为共享),聚合的意义表示has-a关系。聚合是一种相对松散的关系,聚合类B不需要对被聚合的类A负责。

 

组合(composition)

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图表 4 复合

这幅图与上面的唯一区别是菱形为实心的,它代表了一种更为坚固的关系——组合(composition)(聚合类型为复合)。组合表示的关系也是has-a,不过在这里,A的生命期受B控制。即A会随着B的创建而创建,随B的消亡而消亡。

 

依赖(Dependency)

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图表 5 依赖

这里B与A的关系只是一种依赖(Dependency)关系,这种关系表明,如果类A被修改,那么类B会受到影响。

<think>我们正在讨论面向对象编程(OOP)和面向过程编程(POP)的区别及优缺点。根据引用内容,我们可以总结如下:**核心区别**:1.**设计思想**:-面向过程:以过程(函数)为核心,将问题分解为一系列步骤(函数),通过依次调用函数来解决问题。-面向对象:以对象为核心,将问题分解为各个对象,每个对象包含数据(属性)和操作数据的方法,对象之间通过消息传递进行交互。2.**关注点**:-面向过程:关注解决问题的步骤和细节(如何做)。-面向对象:关注问题中的实体(对象)及其功能(谁来做)。3.**代码组织**:-面向过程:代码按功能步骤组织成函数,数据与函数分离。-面向对象:将数据和对数据的操作封装在对象中,通过类来定义对象的结构和行为。4.**特性支持**:-面向对象支持继承、多态、封装等特性,而面向过程不支持。**举例说明**(参考引用[3]):-绘制棋局:-面向过程:可能需要多个函数(步骤)分别绘制棋盘、棋子等,且绘制代码可能分散在多个地方。-面向对象:定义一个棋盘对象,其中包含绘制方法,所有绘制操作都在该对象中完成,保证了统一性。**优缺点分析**:**面向过程编程**:-**优点**:1.流程线性,适合简单问题,易于理解和编写。2.性能通常较高,因为没有对象创建和消息传递的开销。-**缺点**:1.代码复用性差,相似功能可能需要重复编写。2.当系统复杂时,代码维护困难,修改一处可能影响多处。3.数据和函数分离,可能导致数据被多个函数随意修改,安全性低。**面向对象编程**:-**优点**:1.**封装**:将数据和方法封装在对象中,提高了安全性和代码的模块化。2.**继承**:支持代码复用,可以通过继承现有类创建新类,减少重复代码。3.**多态**:同一操作作用于不同对象可以有不同的行为,增强了系统的灵活性和扩展性。4.更适合大型、复杂系统,易于维护和扩展。-**缺点**:1.学习曲线较陡峭,需要理解类、对象、继承、多态等概念。2.性能开销相对较大(如对象创建、动态绑定等)。3.过度设计可能导致简单问题复杂化。**适用场景**:-面向过程:小型项目、脚本、性能要求高的场景(如嵌入式系统)。-面向对象:中大型项目、需要长期维护和扩展的系统、GUI应用、游戏开发等。**总结**:选择编程范式应基于项目需求。对于逻辑简单、规模小的任务,面向过程更直接高效;对于复杂系统,面向对象通过封装、继承和多态提供了更好的可维护性和扩展性。§§相关问题§§1.面向对象编程中的封装、继承和多态具体指什么?2.在哪些实际开发场景中,面向过程编程比面向对象编程更合适?3.如何避免面向对象编程中的过度设计问题?4.面向对象编程的三大特性如何提高代码的可维护性和可扩展性?</think>### 面向对象编程(OOP)与面向过程编程(POP)的核心区别及优缺点分析 #### **一、核心区别** 1. **设计理念** - **面向过程**:以**步骤和函数**为核心,将问题拆解为线性流程(如“输入→计算→输出”)。 *示例:* 实现计算器时需独立编写加法函数、减法函数,再按顺序调用[^4]。 - **面向对象**:以**对象**为核心,将问题抽象为实体及其交互(如“用户对象”“订单对象”)。 *示例:* 定义`用户类`封装登录、注销等方法,数据与操作绑定[^1][^3]。 2. **代码组织方式** - **面向过程**:代码按**功能步骤**组织,数据与函数分离。 ```c // 面向过程示例:计算面积 float calculate_area(float r) { return 3.14 * r * r; } // 函数独立 ``` - **面向对象**:代码按**对象职责**组织,数据与方法封装在类中。 ```java // 面向对象示例:圆类封装数据和行为 class Circle { private float radius; public float getArea() { return 3.14 * radius * radius; } } ``` 3. **关键特性支持** - **面向对象**独有三大特性: - **封装**:隐藏内部实现(如私有属性`private radius`)。 - **继承**:子类复用父类逻辑(如`Dog extends Animal`)。 - **多态**:同一接口不同实现(如`Shape.draw()`可画圆或方)[^1][^3]。 - **面向过程**无此类特性,需手动模拟。 --- #### **二、优缺点对比** | **维度** | **面向过程编程 (POP)** | **面向对象编程 (OOP)** | |----------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------------| | **代码复用性** | ⚠️ 低:相似逻辑需重复编写函数 | ✅ 高:通过继承/组合复用代码 | | **扩展性** | ⚠️ 弱:新增功能需修改全局流程 | ✅ 强:通过多态/接口灵活扩展 | | **维护性** | ⚠️ 难:数据与函数分离,修改易引发连锁错误 | ✅ 易:封装使修改局限在对象内部[^3] | | **复杂度** | ✅ 简单:适合线性任务(如脚本、数学计算) | ⚠️ 较高:需设计类/对象关系 | | **性能** | ✅ 高:无对象创建开销 | ⚠️ 较低:对象实例化、动态绑定有额外开销 | | **适用场景** | 小型程序、硬件操作、算法实现[^2][^4] | 大型系统、GUI开发、业务逻辑复杂场景[^1][^3] | --- #### **三、总结** - **选择依据**: - 简单逻辑或性能敏感场景(如嵌入式系统)→ **面向过程**更直接高效[^4]。 - 复杂系统需长期维护(如企业软件)→ **面向对象**通过封装、继承、多态提升健壮性[^1][^3]。 - **趋势**:现代语言(如Python、Java)支持混合范式,实践中常结合两者优势。
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