[OOP]C++面向对象高效编程 Chapter 1

什么是面向对象编程

1 理解对象模型

OOP中的基本实体是类。对象是类的实例。

在OOP中，函数通过对象调用。

2 理解消息、方法和实例变量

类的任何用户（另一个程序、另一个类等）都是类的客户。客户通过类的对象使用成员函数（消息）进行有用的操作。

消息只是客户所见的一个名称，该名称可能在运行期被绑定在正确的实现上（方法）。类的每个示例都包含实例变量的单独副本。

3 什么可以作为类

类拥有一组对象的共同属性（或者特性）。

类不只是容器，不能认为它仅仅用于存储被函数修改的数据。类为客户提供了复杂实体的简化版本，并允许客户通过操作类的对象完成有用的工作。类不只是将它的各个部分简单地组合起来而已。类决定如何完成任务，它清楚地陈述了该类的对象可以做什么。

4 什么不是类

一个 C“结构”不能直接成为一个类。不能将结构修改成类，让所有数据成为私有数据，然后添加一组函数来获得和设置数据成员，这不是类。类不只是一组允许客户获取和设置数据成员值的函数。数据封装隐藏了类中的数据，而且通过成员函数提供更高层次的抽象。如果只是让函数读写结构中的数据，其实并未简化任何东西。只包含获值函数（getter）和设值函数（setter）的类是糟糕的设计。

5 类的目的

设计类的目的必须非常明确。一个优秀的类应该易于理解和使用，必须清楚地向客户说明其目的。每个类都是为特定领域的某种用途而设计的。

类（实际上是类的对象）负责履行其功能。当设计出类后，它（实际上是类的设计人员）便对客户承诺了它的功能。程序在执行时，类会负责管理一些细节，因此客户不用担心。

6 深入了解对象

区别类和对象是一个逻辑问题。简单地说，对象是带有状态和行为的活的实体。所有类对象的行为都定义在类中，而状态则由对象单独维护。

6.1 对象的状态

每个BankAccount类对象中都有一个balance数据成员。假设我们不允许客户的账户透支，那么，只需声明账户中的余额不允许小于0。这是任何银行账户对象的已知性质（property），我们不必检查对象的状态来确认这个属性。也就是说，这是每个银行账户对象的静态性质（static property）。然而，在BankAccout类对象生存期内的任何时候，账户中的余额都是balance数据成员中的值。该数据成员的值随着账户的存款、转账、取款不断变化。因此，账户余额是一个动态变化的值。换言之，balance 数据成员是一个动态值。对象的状态是所有静态性质以及这些静态性质的动态值的集合。

6.2 对象状态的重要性

对象如何响应我们的命令（操作）以及对其他对象（客户）做什么，都直接依赖于对象的状态；执行某方法所得的结果也直接依赖于对象的状态。

6.3 谁控制对象的状态

对象的状态通过成员函数修改。类假定无法从外部修改对象的状态。所有不让普通客户访问的数据都应封装在类的private区域中。这也称为数据封装（data encapsulation）。

6.4 对象的行为

对象的行为在某种方式上是对客户调用消息的响应。行为是对象对消息采取的行动和做出的反应。消息会引起状态的变化，也会引起发送更多的消息至其他对象，或两者兼有之。

7 面向对象软件开发的阶段

7.1 面向对象分析OOA

从简单描述问题开始（大多数都不完整），这是面向对象软件开发过程的起点。在这一阶段中，我们要找到合适的类。

面向对象分析（Object-Oriented Analysis，缩写OOA）涉及从类和对象的角度分析问题，这些类和对象都要从问题领域（problem domain）中找出。但是，这些类并不是在最终实现中能直接使用的类。整个过程基本上是一个建模练习，即尝试建立问题领域的模型。本阶段的任务主要是，彻底地分析问题和明确地指定要求。要在客户的问题领域找出类和对象，并用其完整地描述什么方案可行，什么方案不可行。换言之，我们应采用客户能够理解的类和对象来描述问题。这些类和对象都可以直接在问题领域中找到。

在OOA阶段中，我们应该将注意力放在问题领域中使用的类，而非实现中使用的类。实现的细节将在面向对象设计（OOD）阶段实现。

7.2 面向对象设计OOD

OOD（面向对象设计）阶段在OOA（面向对象分析）阶段之后，在本阶段中，我们将在OOA阶段开发的框架中加入细节，待解决的问题将被分解为类和对象用于实现中。本阶段需要完成的任务包括定义类之间的关系、描述对象如何才能适应系统的进程模型、如何跨地址空间划分对象、系统如何完成动态行为等。

找到那些难以琢磨的对象

一般情况下，可将问题中的下列实体转化为类：

• 人，位置和东西；
• 事件——鼠标输入、出生、死亡等；
• 交易——同意贷款、汽车销售等；
• 人所扮演的角色——父亲、母亲等。

7.3 面向对象编程OOP

这是面向对象软件开发环节的最后一个阶段。将 OOD 阶段的成果输出，将其输入至OOP 阶段中。

8 对象模型的关键要素

建立对象模型的关键要素：

• 数据抽象
• 封装
• 层次

数据抽象（data abstraction）是为了强调对象的相似性，忽略其差异性来定义类。在表现类（抽象）的主要特性时，应避免展现那些不重要的和分散注意力的元素。实际上，类就是一个抽象。顺带一提，抽象将重点放在对象的外部视图上，并将对象必不可少的行为从内部的实现细节中分离出来。

封装（encapsulation）是为了隐藏抽象的内部实现细节。它将抽象的外部接口从内部实现细节中分离出来。封装和抽象彼此互补。一个设计良好的抽象会封装一些成员，而被封装的实体则帮助抽象保持完整性。需要注意的是：抽象先于封装。另外，只有在开始实现时，才应该将注意力放在封装上。

层次（hierarchy）是为了支持抽象的有序。抽象很强大很有用。但是，在绝大多数重大问题中，我们最终都会由于创建了太多的抽象，以至于无法统观大局。虽然封装和模块在一定程度上能缓解这一局面，但是，我们仍陷入了不计其数的抽象迷雾中。人的思维一次只能理解一组有限的抽象，提出太多抽象对读者而言简直就是一次信息保留测试，实在让人难以消化。为了避免这些不利因素，我们可以将这些抽象安排在不同的层次，这样即便尚未充分理解抽象的主要特性，也可完全明白某层次中的所有抽象。

在OOP中普遍存在两种层次。继承关系支持类层次（class hierarchy）（is-a关系，见图1-6）；聚集关系（aggregation relation）（has-a关系，见图1-7）支持部分-整体概念。继承用于描述一般-特殊关系，而聚集用于描述涉及包含（containment）和共享的关系。