【NOI级-C++程序设计：1、面向对象的程序设计思想 (OOP)】

1、定义：面向对象的程序设计（Object-Oriented Programming, OOP）是一种通过 “对象” 来组织程序的编程方式，它将数据（属性）和操作数据的函数（方法）捆绑在一起，形成一个独立的单元。它结合了封装、继承、多态和抽象四大特性，并通过类（class）和对象（object）实现。

2、面向对象的基本概念
(1)类（Class）
具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。因此，对象的抽象是类，类的具体化就是对象，是用户自定义的数据类型，定义了对象的属性和行为（即方法），也可以说类的实例是对象。
类具有属性，它是对象的状态的抽象，用数据结构来描述类的属性。
类具有操作，它是对象的行为的抽象，用操作名和实现该操作的方法来描述。
(2)对象（Object）
定义：
对象是人们要进行研究的任何事物，从最简单的整数到复杂的飞机等均可看作对象，它不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的规则、计划或事件。
对象的状态和行为：
对象具有状态，一个对象用数据值来描述它的状态。
对象还有操作，用于改变对象的状态，操作就是对象的行为。
对象实现了数据和操作的结合，使数据和操作封装于对象的统一体中。
应用举例：
class Car {
private:
string brand;
string model;
int year;

public:
// 构造函数
Car(string b, string m, int y) : brand(b), model(m), year(y) {}

// 方法
void displayInfo() const {
    cout << brand << " " << model << " (" << year << ")" << endl;
}

};
// 创建对象
Car myCar(“Toyota”, “Corolla”, 2020);
myCar.displayInfo();

3、C++ 是最早支持 OOP 的编程语言之一，其 OOP 思想主要通过以下核心概念实现：
封装（Encapsulation）
目的：将数据（属性）和操作数据的函数（方法）捆绑在一起（即对象），并通过访问控制（private、protected、public）隐藏内部实现细节。
访问控制：
private：只能被类内部的方法访问，类的定义中，私有属性通过公有方法暴露访问。
protected：可被类及其子类的方法访问。
public：可被任何代码访问
作用：提高安全性（通过访问控制，如private/public），降低系统耦合度。
应用举例：
class BankAccount {
private: // 数据隐藏
double balance;
public:
// 公开接口
void deposit(double amount) {
if (amount > 0) balance += amount;
}

double getBalance() const {
    return balance;
}

};

继承（Inheritance）
目的：创建新类（子类）来继承现有类（父类）的属性和方法，实现代码复用和层次化设计。
OOP 在 C++ 中的优势
代码复用：通过继承减少重复代码，实现代码复用，建立类之间的层次关系。
可维护性：封装使代码结构清晰，修改局部不影响整体。
扩展性：通过多态和虚函数方便添加新功能。
安全性：通过访问控制保护数据不被非法访问。
应用举例：
// 基类
class Animal {
public:
void eat() { cout << “Eating…” << endl; }
};
// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
void bark() { cout << “Barking…” << endl; }
};

多态（Polymorphism）
同一操作作用于不同对象时产生不同的行为。
实现方式：
编译时多态：方法重载（Overload）。
运行时多态：方法重写（Override） + 父类引用指向子类对象。
作用：增强代码灵活性和可扩展性。
应用举例：
class Shape {
public:
virtual void draw() const = 0; // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
void draw() const override {
cout << “Drawing a circle” << endl;
}
};
class Square : public Shape {
public:
void draw() const override {
cout << “Drawing a square” << endl;
}
};
// 使用多态
void drawShape(const Shape& shape) {
shape.draw();
}

抽象（Abstraction）
提取核心特征，忽略非必要细节。通过抽象类（abstract class）或接口（interface）定义规范。
应用举例：
// 抽象类
class AbstractEmployee {
virtual void askForPromotion() = 0; // 纯虚函数
};
class Employee : public AbstractEmployee {
private:
string name;
int age;
public:
void askForPromotion() override {
if (age > 30) cout << name << " got promoted!" << endl;
else cout << name << " not promoted" << endl;
}
};

4、五大设计原则（SOLID）
单一职责原则（SRP）
一个类只负责一项功能（如User类处理用户数据，Logger类处理日志）。
开闭原则（OCP）
对扩展开放（通过继承/组合），对修改关闭（不改动原有代码）。
里氏替换原则（LSP）
子类必须能完全替代父类，不破坏程序逻辑。
接口隔离原则（ISP）
客户端不应依赖它不需要的接口。
依赖倒置原则（DIP）
高层模块不依赖低层模块，二者依赖抽象。