数据类型设计_神奇的Object类:万物源于空(1)_面向对象的回顾

前言

       笔者在本专栏---"数据类型设计"中,将涵盖数据结构,数据类型设计,设计模式(C++)的内容,示例紧贴应用.深入浅出易于理解,有细致的分析,力求读者在掌握这些内容的同时有清晰的思路,获得更大的成长空间.

引入

        在Java中,有个类Object称为所有类型的父类,笔者从C++的角度看Object类是如何实现的

回顾面向对象

        面向对象有三大特征:封装,继承和多态.面向对象的特点是所有的过程都由某种事物来完成.

        站在面向过程的角度去看待什么是程序,程序表达的是"数据类型"和"过程".而面向对象把所有过程的实现都交给某个具体对象.于是在面向对象的设计中,把"对象"表达出来,程序基本上就完成了.

        面向对象的优点是容易模块化,程序结构非常清楚.因此在很多领域得到了巨大的应用空间

封装

        封装的意思是把某个个体的"特征"和"动作"封装到一个数据类型中.封装是面向对象中最核心的特征.举个例子,设计一个手动档汽车(Manual_Car)的类型,他的"点火"动作有换挡器,离合器,刹车,火花塞这几个部件参与,则可以做以下类型设计

//伪代码,C++
class Manual_Car{
    private:
        Shifter     shifter;    //换档器
        Clutch      clutch;     //离合器
        Brake       brake;      //刹车
        Spark_plug  sp;         //火花塞
    public:   
        Manual_Car();           //构造函数(略)
        //汽车启动
        starts(){
            shifter.neutral();  //换档器挂空档位
            clutch.pedal();     //离合器踩下
            brake.step();       //踩下刹车
            sp.ignite();        //点火
            shifter.one();      //换档器挂1档
            clutch.lift();      //离合器抬起
        };               
}

        而换挡器,离合器,刹车,火花塞的类型设计,包括各自的"特征"与"动作",单独完成.

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题外话:事物是在不断进化的,假设手动档汽车的设计改变了,应该如何应对呢?

        1>大幅度改动,原有"部件"很多不用了.这种情况可以推倒重来

        2>逐步改动,有些"部件"一直用,有的不用了.

        解决方案:可以把所有的数据以指针形式传入,例如Shifter * shifter;.这样有了灵活的选择,在构造函数中需要的"部件"赋值指针,不需要的指空.

        如果改动过程中有新部件加入,可以用派生类,使用继承(extend)特性解决.

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继承和多态

        继承和多态是"一体两面",放在一起更好理解.

继承

        继承有两大特性:增加和修改.

                增加---当类B继承类A时,A的"特性"和"操作"B自动拥有,同时B可以增加新的特性和操作.

                修改---当类B继承类A时,A的函数可以由B的同名函数重新定义,且A的函数可由B调用.

        例如:

//伪代码,C++
class A_father{                //基类(父类)
private:
    DataType1 dt1;             //一个DataType1类型的对象 
public:
    A_father();                //构造函数(略)
    void fun();                //一个叫fun的函数
}

class B_son:public A_father{   //派生类(子类)
private:
    DataType2 dt2;             //增加:一个DataType2类型的对象
public:
    B_son();                   //构造函数(略),应传入一个父类属性的对象dt1
    void fun(){                //子类同名函数,在此修改原功能,增添内容
        A_father.fun();        //可调用父类函数
        dt2.fun();             //把增加的属性的方法添加进来
        ...                    //其他内容
    }
}

多态

        多态理解为多种形态.在继承关系中,每个派生类(子类)对象都是基类(父类)对象的一种形态.

        多态存在的语法基础有两个:

                1>基类对象引用可以指向派生类对象

                2>基类对象指针可以指向派生类对象指针

        对于上面的例子,有下面几句代码成立:

//接上一段代码,假设构造函数中没有参数传入
A_father af();                    //生成基类对象af;
B_son    bs();                    //生成派生类对象bs;
&af=bs;                           //基类引用指向派生类对象

A_father * ptr1 = new A_father ();//生成基类对象,并用ptr1指向他;
B_son* ptr2 = new B_son();        //生成派生类对象,并用ptr2指向他;
ptr1=ptr2;                        //基类对象指针指向派生类对象指针;

 多态的应用

        形参使用基类引用或者基类指针,传参数时使用派生类对象或者派生类指针.他的好处是不用更改大量的代码即可完成重新设计.用一个比喻:父类引用或者指针做招牌,实际做事的是子类对象.在设计模式中,有一种"桥接模式"是多态的典型用法.

小结

        面向对象的基础内容