面向对象笔记

定义

对象：一个面向对象的程序是由一个相互作用的代理团体组成，这些代理被称作对象。每一个对象承担一个角色。每一个对象都提供一种服务或者执行一种动作，以便为团体中其他对象服务。 对象是独立存在的客观事物，它由一组属性和一组操作构成。

属性和操作是对象的两大要素。属性是对象静态特征的描述，操作是对象动态特征的描述。

操作又称为方法或服务，它描述了对象执行的功能。通过消息传递，还可以为其它对象使用。

消息: 面向对象编程中，行为的启动是通过将“消息”传递给负责的代理来完成的。消息对行为的要求进行编码，并随着附加信息（参数）一起传递。

接收器：接受消息的对象，如果接受了消息，那么就要执行相应的方法来实现。每条消息都要有相应的接收器接受

  • 信息隐藏：作为某对象提供的服务的一个用户，只需要知道对象将接受的消息的名字。n不需要知道要完成要求，需要执行哪些动作。 在接收到一条消息后，对象会负责将该项任务完成。

类：根据抽象的原则对客观事物进行归纳和划分，只关注与当前目标相关的特征，把具有相同特征的事物归为一个类。它是一个抽象的概念。类是具有相同属性和相同操作（服务）的对象的集合。它包括属性和操作。

继承：类被组织成有单个根节点的树状结构，称为继承层次结构。与类实例相关的内存和行为都会被树结构中的后代自动继承。类可以组织成一个有层次的继承机构。一个子类继承层次树中更高一层的父类的属性。抽象父类是指没有具体实例的类，他只是用来产生子类。

接口：不提供系统实现，接口定义新类型，可以声明变量。类的实例可以赋值给接口类型遍历。

为什么既有接口又有抽象类：提供不同的抽象层次，提高灵活性。抽象类允许有非抽象方法。

组合与继承

- 优点 缺点
继承 减少代码重复，提高可维护性 类之间关系复杂，子类受到父类限制，降低灵活性
组合 实现更复杂的功能，避免继承带来的限制 增加代码复杂度，增加对象之间的依赖关系

静态成员

静态变量分配在全局数据区。静态方法只能使用静态变量。

继承

继承的形式：前两种推荐，中间物种不推荐，最后一种取决于语言是不是直接支持多继承。

替换原则：如果B是A的子类，那么用B来替换A外界将毫无察觉

  • 特殊化继承：

    符合替换原则

    通过is a检查是不是蕴含则继承关系，比如狗is a动物，那么狗就可以继承动物。

    子类型：子类型强调新类具有父类一样的行为

    新类是基类的一个特定类型。

    可以添加新方法，尽量不要改写父方法。

    如果改写，必须符合父类原本定义

  • 规范化继承：

    派生类只实现那些在基类中定义，但是没实现的方法。符合替换原则

  • 构造继承：

    子类从父类继承所有方法，只是修改方法名和参数。

    比如树到独木舟，违反替换原则。形成的子类不是子类型。

  • 泛化继承：

    派生类扩展基类，形成更泛化的抽象。比如window是黑白背景下的显示，泛化继承成colorwindow，变成有颜色的背景。

    必须改写至少父类的一个方法。

  • 扩展继承

    只是添加新行为，不修改从父类继承来的属性。不违反替换原则，

  • 限制继承

    子类的行为比父类少

    比如继承双向队列实现堆栈。

    违反替换原则。

  • 变体继承

    比如控制鼠标的代码和控制图形输入板的代码。

    父类和子类都是对方的变体，可以任意选择父子关系。

  • 合并继承（多重继承）

    可以通过合并两个或者更多的抽象特性来形成新的抽象。可以有多个父类。

    问题：

    • 名称歧义。子类的一个名称可能表示多个操作。
    • 对替换的影响。为了解决名称歧义，可能会重命名，这时如果把他放到其中一个父类的列表中，可能方法名会改变。

子类不继承父类构造器

可以使用super调用父类构造器。

多级构造器的调用顺序是自上而下。

多态

多态是指声明的静态类型与实际执行的动态类型不一致。

签名

函数名与形参列表（包括形参的类型和顺序）共同决定了一个函数。称为一个函数的签名。

改写（重写、覆盖、重置、覆写）

返回值、名称和形参列表完全相同，也叫重写，覆盖。并且要求夫类的函数是虚函数。

发生在父类与子类之间，要求父类被重写的函数是虚函数

对于改写的解释方式：

代替：在程序执行时，实现代替的方法完全覆盖父类的方法。即，当操作子类实例时，父类的代码完全不会执行。

改进：实现改进的方法将继承自父类的方法的执行作为其行为的一部分。这样父类的行为得以保留且扩充。

重载

具有相同的名称，但是形参列表不同，返回值可以相同也可以不同。发生在同一个类中。

如果有多个重载函数，里面是不同的类的类型，决定使用哪个方法。

编译器匹配步骤：

  1. 寻找所有可能调用的方法。如果找到可以完全匹配所使用参数的方法。那么执行这个方法。结束
  2. 否则，对于所有可能调用的方法。检查是不是集合中的某个方法A可以把参数列表赋值给某个方法B，如果可以，那么就把方法B删掉。
  3. 最终删的只剩下一个方法。就执行此方法，否则无法执行。

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Void order (Dessert d, Cake c);//e1
Void order (Pie p, Dessert d);//e2
Void order (ApplePie a, Cake c);//e3

 
order (aPie , aChocolateCake);//use1
order(anApplePie,aChocolateCake)//use2

use1无法调用，将会报错。因为，根据use1去选择，向上造型，可以选择e1和e2。然后e1内的参数不能造型成e2中的，e2中的也不能造型成e1中的。发生错误。

use2会调用e3。先使用use2去选择，发现都可以由use2向上造型。所以三个都保留，然后去检查他们之间的相互关系。发现e3可以造型成e1，所以删除e1，因为e3可以造型成e2，所以删除e2。最后只保留e3。

重定义

名称相同，参数列表可以相同也可以不同。要求父类的函数是非虚函数。也叫做隐藏，只要子类有一个与父类名称相同的函数，那么就会隐藏父类的这个函数，不论签名是否相同。

- 名称 返回值 参数列表 父类函数 范围 绑定时机
重载 相同 均可 不同 - 类内部 编译时
重定义 相同 均可 不同 - 类之间 编译时
遮蔽 相同 相同 相同 非虚函数 类之间 编译时
重写(改写) 相同 相同 相同 虚函数 类之间 运行时

在C++中，当父类不是虚函数，并且子类中声明了一个相同名称的函数时，父函数会被立刻隐藏，从子类中消失。使用虚函数可以重定义，从而实现多态。

多态的绑定

静态绑定：

  • 基于范畴的重载

  • 基于签名的重载

    同一个类中，签名不同。

  • 重定义

    子类与父类签名不同。

    有融合模型(java)和分级模型(C++)。

动态绑定：

  • 改写：子类与父类签名相同。

比较：

​ 动态绑定效率低、灵活、复杂

​ 静态绑定效率高、不灵活、简单。

多态的形式

  • 重载（专用多态）

  • 改写（包含多态）：子类与父类使用相同名称相同。

  • 多态变量：多态变量是指可以引用多种对象类型的变量。这种变量在程序执行过程可以包含不同类型的数值。

    多态变量包含四种形式

    • 简单变量：子类赋值给父类声明的变量

    • 接收器变量：this,self等。在对象内部，虽然不指明是this.valueName。但是默认是该对象的变量。如果指向父类的一个方法，会根据对象实际类型来绑定到子类对象上。

    • 反多态：可以定义一个父类类型，然后将他赋值为一个子类实例。然后可以把这个父类类型的子类实例，赋值给一个子类类型。这是取消多态赋值的过程，也成为反多态。

      Animal aPet=new Dog();
Dog d;
d = (Dog) aPet;//反多态

      可以使用instanceof检测一个对象是不是属于某个类。用于进行反多态。

      Child aChild；
If (aVariable d Child )
	aChild = ( Child ) aVariable；

    • 纯多态（多态方法）：多态变量中的父类类型改为Object。高级别的抽象。通过给方法的接收器发送延迟消息来实现。

  • 泛型（模板）

    将类或者函数参数化的方法。将名称定义为类型参数。编译时无法知道类型的属性。

    优点：

    • 消除强制类型转换。泛型可以消除源代码中的许多强制类型转换，这样可以使代码更加可读，并减少出错的机会。

    • 避免由于数据类型的不同导致方法或类的重载。

    • 类型安全。 泛型的一个主要目标就是提高程序的类型安全。使用泛型可以使编译器知道变量的类型限制，进而可以在更高程度上验证类型假设。如果没有泛型，那么类型的安全性主要由程序员来把握，这显然不如带有泛型的程序安全性高。

协方差与反协方差

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如图，子类的方法中，把Mammal特化成了Cat，这是协方差变换。把Mammal变成了更一般的Animal，这是反协方差变换。

把一个子类对象声明成父类类型，会先去父类中找对应声明，然后绑定到子类中。注意此时各种类型的变化。

ppt上的例子

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答案是3 2 3 1 1 1 3 3 3

子类的第一个是对父类的重定义，第二个是对父类的改写。

框架

对于一类相似问题的骨架解决方案

通过类的集合形成，类之间紧密结合，共同实现对问题的可复用解决方案

冒泡排序的例子：冒泡排序作为基本方法，两个元素之间怎么比较放到延迟方法里。冒泡排序的方法就是一个框架。

用延迟方法封装可变性。

在框架中

  • 控制流是由框架决定的,并且随应用程序的不同而不同

  • 新的应用程序的创建者只需改变供框架调用的例程即可,而无需改变总体结构.

  • 框架占主导地位,而应用程序特定的代码处于次要位置.

Class Fruit {
	public:
		virtual void print (ostream &)=0;//纯虚方法
};


Template <class T>
Class FruitAdapter : public Fruit {
Public:
	 FruitAdapter (T & f):theFruit (f){ }
	 T & value ( ){ return theFruit ;}
	 virtual void print ( ostream & out ){print(theFruit,out);}
Public:
	T & theFruit;
};	


Apple anApple(“Rome”);
Orange anOrange;

List<Fruit *> fruitList;

fruitList.insert(newFruit(anApple));
fruitList.insert(newFruit(anOrange));

List<Fruit *> ::iterator start = fruitList.begin();
List<Fruit *> ::iterator stop = fruitList.end();

For ( ;start!=stop; ++start) {
	Fruit & aFruit = *start;
   aFruit.print(cout);
}

内存分配

三种分配方式：

  • 最小静态空间分配：只分配基类所需的存储空间。比如C++。把子类赋值给父类的时候，子类拥有父类没有的属性和方法会丢失。
  • 最大静态空间分配：无论基类还是派生类，都分配可用于所有合法的数值的最大存储空间。
  • 动态内存分配：只分配用于保存一个指针所需的存储空间。在运行时分配对象所需的存储空间。

静态存储分配：编译时就知道每个数据目标的存储空间需求。

栈存储分配：数据区的需求在编译时未知，运行时才确定。但是在进入到一个程序模块时必须知道该模块大小。

堆存储分配：在运行时进入程序模块时也不知道内存大小，比如对象实例和可变长度串。

posted @ 2023-06-25 00:49  wxyww  阅读(94)  评论(0)  编辑  收藏  举报