4.3 KiB
2.9 面相过程与面向对象
在学习了函数和文件之后，我们可以考虑构建一个复杂的系统，一个经典的例子是学生信息管理系统。接下来我们考虑通过不同的设计理念来构建这样的系统。
2.9.1 面向过程的设计
我们分析，学生管理系统应该由权限管理系统，输入系统、显示系统、打印系统、数据存储系统和处理系统构成。这样，从总体上，将大系统划分成了多模块，对于每个模块，我们仍然有办法将其划分为多个子系统，直到将系统划分得足够小为止。
这些子系统之间不可能完全独立，他们之间通过模块间接口相互耦合。对于显示系统而言，他需要通过接口调用处理系统提供的功能，处理系统需要先调用数据存储系统获得数据，然后进行处理。最后，处理系统接口返回，由显示系统继续运行，将处理完的数据显示到屏幕上。
这样的实现方式，将某个功能（比如按学生成绩排名）分解为多个过程。过程之间相互依赖，一个过程的实现依赖于另外的一个或几个过程。这是典型的面向过程设计。
面向过程设计有很多优点，非常适用于时序系统，并且发展了很多设计理念和技术，现今仍在使用。
2.9.2 面向对象设计
一旦系统变得更加复杂，基于模块化的过程设计将变得困难。最明显的就是过程间复杂的调用关系。从简单的 A 调用 B，到 A 调用 B，A 调用 C，A 调用 D，B 调用 C，B 调用 D，C 调用 D。只不过增加了两个模块，调用关系就成了指数级增长。
其他的难度在于团队间的协作。随着计算机的发展，软件规模越来越大，一个软件系统很难由一两个人完成开发。传统的面向过程开发使得模块间接口错综复杂。
由此演变出了面向对象开发技术。面向对象技术以类和对象为基础，传统的过程调用演变为对象间的交互。
class 的概念与现实中的类概念一致，它是具有相同特性群体的统称，比如人，鸟，鱼。类并不指具体的个体，而是类似特性的合集，是抽象的概念。鸟类具有一些共同特性，比如有翅膀和羽毛，能够进行长途或短距离飞翔（不要跟我提鸵鸟(╬▔皿▔)凸，而且鸵鸟的祖先是会飞的）。在编程语言层面，鸟类的翅膀和羽毛可以被称为属性，而飞翔能力被称作方法。
| Name | Value | Type |
|---|---|---|
| Colour | Red | Property |
| Wing | 2 | Property |
| Fly | ----- | Function |
类是一个抽象的概念，当我们说，鸟，鱼，人的时候，并不指具体的哪条鱼，哪个人，而是是指具备这一类相同属性和方法的集合。
但当我们提到某个具体的人，如张老师，小王时，等同于访问这个类里某个具体的对象。产生具体对象的过程，被称作类的实例化。
类是可以被继承的，被继承的类称作父类，继承的类称作子类。子类对父类进行了更细致的划分，例如松、杉、杨、榆、样、槐将树划分成了更细的子类。
子类通常继承了父类的一些熟悉或方法，也有可能有不同的地方，比如子类可以扩充父类的属性和方法，也可以覆盖父类的方法。
每个对象都可以有公开，保护或者私有属性和方法等资源。这些资源可以被其他对象访问，子类对象访问，或者只能被自己访问。
这些访问限制，属性和方法的聚合，提供了更好的封装特性，这使得模块化效果更好，对大型项目来说，多人协调开发更加容易。同时，类这种抽象，使得项目模型更加简洁，更容易设计出低耦合系统。这都使得项目更易维护和扩展。
2.9.3 C++
C++ 是面向对象思想的最佳实现。它扩充了 C 语言，并降低了二次学习的成本。C++ 非常完整的继承了面向对象思想，并在语言层面提供了面向对象工具，包括：类、继承、多态、友元等。
练习
- 以身边事物为参考，举出父类和多个子类的例子，并说出哪些是属性，哪些是方法，哪里提现出了继承，覆盖和多态思想。