C++面向對象的三個基本特征

C++面向對象的三個基本特征

面向對象的三個基本特征是:封裝、繼承、多態。

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封裝
封裝最好理解了。封裝是面向對象的特征之一,是對象和類概念的主要特性。
封裝,也就是把客觀事物封裝成抽象的類,并且類可以把自己的數據和方法只讓可信的類或者對象操作,對不可信的進行信息隱藏。
繼承
面向對象編程 (OOP) 語言的一個主要功能就是“繼承”。繼承是指這樣一種能力:它可以使用現有類的所有功能,并在無需重新編寫原來的類的情況下對這些功能進行擴展。
通過繼承創建的新類稱為“子類”或“派生類”。
被繼承的類稱為“基類”、“父類”或“超類”。
繼承的過程,就是從一般到特殊的過程。
要實現繼承,可以通過“繼承”(Inheritance)和“組合”(Composition)來實現。
在某些 OOP 語言中,一個子類可以繼承多個基類。但是一般情況下,一個子類只能有一個基類,要實現多重繼承,可以通過多級繼承來實現。

繼承概念的實現方式有三類:實現繼承、接口繼承和可視繼承。
? 實現繼承是指使用基類的屬性和方法而無需額外編碼的能力;
? 接口繼承是指僅使用屬性和方法的名稱、但是子類必須提供實現的能力;
? 可視繼承是指子窗體(類)使用基窗體(類)的外觀和實現代碼的能力。
在考慮使用繼承時,有一點需要注意,那就是兩個類之間的關系應該是“屬于”關系。例如,Employee 是一個人,Manager 也是一個人,因此這兩個類都可以繼承 Person 類。但是 Leg 類卻不能繼承 Person 類,因為腿并不是一個人。
抽象類僅定義將由子類創建的一般屬性和方法,創建抽象類時,請使用關鍵字 Interface 而不是 Class。
OO開發范式大致為:劃分對象→抽象類→將類組織成為層次化結構(繼承和合成) →用類與實例進行設計和實現幾個階段。

多態
多態性(polymorphisn)是允許你將父對象設置成為和一個或更多的他的子對象相等的技術,賦值之后,父對象就可以根據當前賦值給它的子對象的特性以不同的方式運作。簡單的說,就是一句話:允許將子類類型的指針賦值給父類類型的指針。
實現多態,有二種方式,覆蓋,重載。
覆蓋,是指子類重新定義父類的虛函數的做法。
重載,是指允許存在多個同名函數,而這些函數的參數表不同(或許參數個數不同,或許參數類型不同,或許兩者都不同)。
其實,重載的概念并不屬于“面向對象編程”,重載的實現是:編譯器根據函數不同的參數表,對同名函數的名稱做修飾,然后這些同名函數就成了不同的函數(至少對于編譯器來說是這樣的)。如,有兩個同名函數:function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么編譯器做過修飾后的函數名稱可能是這樣的:int_func、str_func。對于這兩個函數的調用,在編譯器間就已經確定了,是靜態的(記住:是靜態)。也就是說,它們的地址在編譯期就綁定了(早綁定),因此,重載和多態無關!真正和多態相關的是“覆蓋”。當子類重新定義了父類的虛函數后,父類指針根據賦給它的不同的子類指針,動態(記住:是動態!)的調用屬于子類的該函數,這樣的函數調用在編譯期間是無法確定的(調用的子類的虛函數的地址無法給出)。因此,這樣的函數地址是在運行期綁定的(晚邦定)。結論就是:重載只是一種語言特性,與多態無關,與面向對象也無關!引用一句Bruce Eckel的話:“不要犯傻,如果它不是晚邦定,它就不是多態。”
那么,多態的作用是什么呢?我們知道,封裝可以隱藏實現細節,使得代碼模塊化;繼承可以擴展已存在的代碼模塊(類);它們的目的都是為了——代碼重用。而多態則是為了實現另一個目的——接口重用!多態的作用,就是為了類在繼承和派生的時候,保證使用“家譜”中任一類的實例的某一屬性時的正確調用。

概念講解
泛化(Generalization)


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圖表 1 泛化
在上圖中,空心的三角表示繼承關系(類繼承),在UML的術語中,這種關系被稱為泛化(Generalization)。Person(人)是基類,Teacher(教師)、Student(學生)、Guest(來賓)是子類。
若在邏輯上B是A的“一種”,并且A的所有功能和屬性對B而言都有意義,則允許B繼承A的功能和屬性。
例如,教師是人,Teacher 是Person的“一種”(a kind of )。那么類Teacher可以從類Person派生(繼承)。
如果A是基類,B是A的派生類,那么B將繼承A的數據和函數。
如果類A和類B毫不相關,不可以為了使B的功能更多些而讓B繼承A的功能和屬性。
若在邏輯上B是A的“一種”(a kind of ),則允許B繼承A的功能和屬性。

聚合(組合)


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圖表 2 組合
若在邏輯上A是B的“一部分”(a part of),則不允許B從A派生,而是要用A和其它東西組合出B。
例如,眼(Eye)、鼻(Nose)、口(Mouth)、耳(Ear)是頭(Head)的一部分,所以類Head應該由類Eye、Nose、Mouth、Ear組合而成,不是派生(繼承)而成。

聚合的類型分為無、共享(聚合)、復合(組合)三類。

聚合(aggregation)

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圖表 3 共享
上面圖中,有一個菱形(空心)表示聚合(aggregation)(聚合類型為共享),聚合的意義表示has-a關系。聚合是一種相對松散的關系,聚合類B不需要對被聚合的類A負責。

組合(composition)


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圖表 4 復合
這幅圖與上面的唯一區別是菱形為實心的,它代表了一種更為堅固的關系——組合(composition)(聚合類型為復合)。組合表示的關系也是has-a,不過在這里,A的生命期受B控制。即A會隨著B的創建而創建,隨B的消亡而消亡。

依賴(Dependency)


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圖表 5 依
這里B與A的關系只是一種依賴(Dependency)關系,這種關系表明,如果類A被修改,那么類B會受到影響。

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