面向对象总结(推荐10篇)
1.类本身就是一个封装单元
2.实现:A属于私有化;B共有的方法提供给外界访问;C信息隐藏,安全,对外提供清晰的接口
二、继承
1.代码共有,方便维护扩展 2.更符合人类遇到的问题及处理的习惯 3.多重继承关系下构造函数的执行过程
三、多态
1.概念
2.好处
3.应用(生活,程序中的应用)
程序多态的应用
1.方法重载
2.重写父类的方法
3.重写父类的抽象方法
4.父类类型作为方法参数,实现
5.以父类的引用,接收不同子类返回的结果
6.用接口实现
四、面向接口编程
1.理解接口
1.1接口体现的是一种能力
体现在接口中的方法
1.2接口的体现是一种约定体现在注释和接口的名称 1.3面向接口编程程序设计时:
A关注实现类有那些功能,不需要关注实现细节
B面向接口的约定不考虑接口
具体的实现2.使用接口如何使用接口?A编写接口<-----根据需求设计接口的方法 B实现接口<-----实现接口里定义的所有方法 C使用接口<-----多态 3.特征1.多实现,弥补单一继承不足 2.项目初期,搭建系统时不需要考虑具体的实现自然使用接口:设计和显现分离 3.方便搭建整个应用系统,及系统设计
也方便搭建系统框架 4.多态应用的很好体现更自然的使用多态
重点:
1.掌握抽象类与接口不同之处 难点:
1.方法重载与重写 2.继承关系下,构造函数执行流程 知识体系:
1“软件危机”与面向过程方法
20世纪60年代中期,随着计算机技术的逐步成熟,计算机应用范围的逐渐扩大,软件开发领域急剧膨胀,这时,软件开发人员开始面临一个十分严峻的问题——“软件危机”。
“软件危机”主要表现为三点:第一,开发出来的软件的功能和用户的需求往往“牛头不对马嘴”;第二,软件系统的规模和复杂度的扩大让开发人员力不从心,开发过程中的一些错误已经达到开发人员无法掌控的地步;第三,开发出的软件可维护性很差,要复用已有成果或者对其进行扩展都很困难,软件的进化也很难跟上硬件发展的速度。
追究“软件危机”产生的原因,固然有一部分是因为开发者缺乏对大规模软件的管理经验,缺乏正确的方法学指导或者是开发工具的支持(杨健,张晓玲,周少,2006,135-136),但是最关键的问题在于——当时大多数软件开发工作的全过程,包括分析,设计以及编程实现等,都采用面向过程方法。具体来说,在分析阶段,开发人员根据面临的情况,如用户的需求,软件要求的功能等,做出一个物理模型,其次转换成逻辑模型,再通过数据流分析,把这个模型转化数据流图,记录数据字典。在设计阶段,开发人员根据数据流图划分数据类型,并映射到不同的程序模块类型,通过这样完成分析模型到设计模型的转变,并设计出数据结构图。然后,开发人员在此基础上详细的设计每个程序模块内部的结构和算法。常常是把大模块又分成很多小模块,多次分解,最后再设计完成每个小模块的内容。在实现阶段,利用面向过程的编程语言(如C语言等)进行编程,具体实现整个软件系统。
之所以说这一套方法是导致“软件危机”的关键,是因为它不论是在分析和设计上,还是在编程实现上都存在很大的弊端。
第一,面向过程方法的分析手段是不够妥当的。整个分析和设计阶段可以概括为“需求-数据流-程序模块”的模式,所以对于需要解决的问题,在分析阶段并不能直观的显示出各种事物及其关系,而是映射到数据流中进行分析。因此,当系统比较复杂的时候,很难判断基于数据的分析是否有偏差,是否相对于原本的实际问题有出入,或是否存在理解上的错误。也正是因为所有的分析工作是基于数据流的,开发人员在分析阶段就面临和用户沟通上的困难,他们很难和用户解释数据流图中的内容代表了什么,很难通过沟通发现分析结果和用户需求的差距在哪。并且,如果用户在开发工作的中途想改变一些需求或是外界条件发生了变化,开发人员也不能直接改动分析结果,必须重新映射到数据上再做调整。
第二,从分析阶段到设计阶段的转化是有很大的隐患的。所谓的“数据—程序模块”的转型就是依照一些对应原则,把数据流图转化成程序模块,这两种不同的体系之间的转换是否正确,是否合理是没有保障的。这种“需求-数据流-程序模块”的模式就像多人传话一样,第一个人传话给第二个人,第二个人根据自己的理解把话传给第三个人,第三个人再加上自己的理解,得到的结果和原话已经不是一个意思。原本的内容经每个步骤都被不同的体系“转义”了一遍,这样很可能导致设计出的结果和软件需求的本来面貌相差甚远。
第三,由于面向过程的程序语言本身存在很多不足,导致软件开发的实现阶段出现了很多问题。首先,程序的安全性缺乏保障。很多关键的数据既可以被作用于它们的操作访问,也可以被其他的操作访问。并且,面向过程的程序操作都属于“白盒操作”,所有细节都被暴露在外。一个疏忽的数据修改或者程序调用都可能导致整个系统崩溃。其次,程序员的工作非常繁杂。由于数据和函数是分开来处理的,程序员在编程的时候要考虑的因素就很多,每次编写一个函数都必须把详细的注释添加到数据字典中,对于不同类的数据进行一种操作或者同一类数据进行不同操作都必须写不同的代码。这种编程对程序员的水平要求非常高,仅仅让数据和函数一直保持兼容就已经是程序员沉重的负担。在团体合作中,一个程序员要接手另一个程序员的工作往往需要阅读数十页的数据字典,不同的程序员编写的程序可能还存在着名称重复,风格迥异等冲突,这些问题在复杂的系统中将凭空地加大程序员的工作量。再次,软件的可维护性很差。由于数据和函数代码的分离,每当数据发生改动,所有相关的函数都要重写,想对整个程序进行扩充,升级,或者移植到别的背景下重用都面临着大量的代码修改。
2 面向对象方法
我们可以看到,面向过程方法确实给软件开发工作带来了很多困扰,而面向对象方法正是在这种情况下诞生的。面向对象总的来说有三大特点的:封装性,继承性和多态性。
封装性是面向对象最基本的特点,因为它体现了面向对象最基本的思想:客观世界是由各种对象组成的,复杂的对象可以由比较简单的对象以某种方式组合而成(符于江,2008,451-456)。所有的对象都具有静态属性和动态行为,把相似对象的属性和行为抽象出来,用这些共同的属性(数据)和行为(方法)构成类,作为创建具体对象的模板。封装性就是指把关于一个类的所有数据和方法一起封装在类的内部,只通过一些方法作为对外沟通的接口,外界只能通过这些接口和对象进行联系,而对象内部的很多数据和具体操作是对外不可见的。
继承性是指对于一些具有一般意义的类,可以创建它们的子类,子类可以继承一般类的所有属性和方法,同时可以根据自己的特性,修改继承得来的属性和方法或者添加自己独有的属性和方法。比如对于一般类“亚洲人”,我们可以创建子类“中国人”,“韩国人”等。
多态性有两种形式。第一种是一个类中同名字的方法可以接受不同类型的参数,对于不同类型的参数的处理是不同的。比如在一个类中定义“add”方法实现数的相加,它既可以处理整形的参数,也可以处理浮点型的参数,还可以处理一些自定义类的参数,但是针对每个类型都有各自的处理操作。第二种多态和继承性有关。由于某个父类可以有多个子类,每个子类都可以根据自己的特征修改父类中的属性和方法,当把这些子类当成父类来用的时候(如JAVA中的上转型对象或是接口回调),相同的父类方法就会有不同的实现方式。例如一个JAVA程序中,对于父类“动物”中的方法“叫”,用子类“狗”的上转型对象实现该方法则输出“汪汪”,用子类“猫”的上转型对象实现该方法则输出“喵喵”。
基于以上三大特点,面向对象方法导致了对整个软件开发过程的彻底变革。在软件开发的分析,设计和实现阶段都和面向过程方法截然不同。开发人员首先按照需求分析出软件的每个必备功能。然后归纳属性,确定对象及对象之间的关系。再进一步把功能分配给每个对象,构建对象的行为。接下来对每个对象的方法和对象之间的交互作进一步的细化。再接着确定可重用的类和部件,用结构图画出各个类,部件的结构和相互依赖关系。最后再对软硬件的相互依赖关系进行描述。在以上分析和设计工作完成之后,开发人员利用面向对象程序语言进行编程来达到软件功能的实现。
3 面向对象方法的优越性
面向对象方法之所以能把软件开发带入了一片新天地,是因为它在以下三个方面都有卓越之处。
3.1 整体开发思维
抛开具体操作流程不说,面向对象方法首先对解决问题的整体思维进行了人性化的革新。其人性化主要体现在以下四点:首先,人们生活的现实世界是个体,群体及各种关系组成的,面向对象的系统也是如此。对象代表个体,类代表群体,对象之间,类之间,类与对象之间通过方法调用建立各种关系。其次,从大众个体中总结出一类共同的属性和行为,从而形成类的手段正是人类抽象思维的应用。抽象思维是人类最基本,最习惯的思维之一。再次,面向对象允许开发人员一开始只拟定系统的大致框架,即确定主要的类及其关系,之后再逐步对其进行细化和拓展。这和人类逐步深入的思考习惯是相一致的。最后,面向对象方法大大简化了开发人员思考问题的复杂度。比如对于一个子类,开发人员可以理所当然的认定它已经拥有父类的所有一般特征,只要把精力放在思考子类的特性上就可以了。面向过程要求程序员必须从数据流动的角度思考待解决的问题,而面向对象的这些人性化因素让开发人员摆脱了这种被迫的“机器化”思考的尴尬境地,用自然贴切的思维考虑问题。
3.2 分析和设计
面向对象方法是分析和设计阶段的合理性有了很好的改善。面向对象的分析和设计采用的是“需求-对象-类”的模式,用对象和类直观地描述系统中的事物及其关系,这样就解决了面向过程方法所导致的一系列问题。在分析过程中,这种直观性原本的保留了所有事物及其关系的原貌,因此在构建对象和抽象出类的时候,很容易被发现在理解上的偏差。同时,开发人员也很容易向用户解释各个类和对象的含义,可以及时得到用户的反馈。处理需求的改变或是外部条件的改变时,也可以直接修改相应的类和对象。除此之外,对于问题的描述和对于问题的解决都应用同一套类和对象系统,因此软件开发的分析工作和设计工作是连续的,甚至是部分重叠的,不存在面向过程中从数据流到程序模块的转化,不用担心因为一个系统到另一个系统的映射不当导致结果和目标的偏离。
3.3 编程实现
面向对象编程语言的应用使得软件工程的实现过程有了很大的改进。
首先,程序的安全性有了明显的提高。由于类的封装,对象中只有少数的成员和方法可以被外接直接调用,对象内部的实现细节也是被隐藏的。这样有效降低了程序各部分间的依赖性,整个系统一般不会因为某处变动而引发整体混乱。
其次,面向对象把开发人员的编程工作变得比较轻松和方便。每个对象的数据和操作都被封装在一起,因此开发人员很容易保持数据和方法的兼容性,并且编程时只需要对每个类进行说明,不需把对于每个数据,每个方法的描述都写进数据字典。对于被封装的方法,只要依据访问规则就可以使用,不必了解实现细节。类中描述了一类个体的共有特征,在创建对象的时候这些描述不需要一遍又一遍的重复。类和对象的设置还易于分类,管理和查找。这些改变都在很大程度上降低了开发工作对程序员编程水平的要求。
再次,面向对象让团体合作的编程更加顺畅。归功与类和对象的直观性,当某程序员利用别人的成果时不必面临复杂的查阅,学习过程。继承性和多态性允许开发团队先行确定主要的类及关系,事先统一编程标准和风格,然后再把具体的细节交给不同的人员实现,这样最终得到的结果不会面临很多麻烦的冲突问题。
最后,面向对象语言最强大之处表现为可复用性和可扩充性。通过继承已有的类可以实现可复用性,让很多类的性质可以被共享。在开发过程中,复用自己或是他人已有的成果,等于是站在巨人的肩膀上,省去了大量的工作,加速了开发进程。另外,被重用过的代码都是经过测试的,这样大大减少了编程中发生错误的机会。面向对象的三大特点使程序具有良好的可扩充性。封装性使程序各部分间的独立性很强,继承性使类程序具有层次结构,多态性是程序能够实现问题的复杂多样。当开发人眼对已有的问题有了新的认识的时候,通过继承和多态的方式,无需修改原来的父类代码,就可以再创建新的子对象类的过程中增加新属性,或删除过时无用的属性,操作或对象,达到高效的功能扩充。可复用性和可扩充性让整个软件有很强的可维护性。在修改程序的过程中,修改某个对象对别的对象影响很小,新增或修改某功能对其他功能的影响很小。同时,开发出的软件也有很好的可移植性。对于不同的使用条件,只要修改很少的代码就可以让软件重装上阵。
4 面向对象方法的局限
虽然说面向对象方法给软件工程带来了很多好处,但是它也存在自己的局限性。第一,面向对象方法对支撑它的工具和环境的要求比较高。第二,利用对象和类对问题的描述存在不足。由于客观世界中很多事物的界限并不是很清晰,这给创建对象和抽象出类的正确性和精准性都带来了困难。并且,对于同一个客观事物,不同的人从不同的角度观察分析可能会映射出不同的对象属性和方法,有的时候开发团队之间或是开发人员与用户之间可能存在分歧。第三,面向对象程序的运行效率可能比较低,由于通过继承引入了层级,过多的祖宗类和父类势必会影响运行效率。所以在实现软件的时候应该遵循“多组合,少继承”的原则。第四,封装性带来的程序内部不可见可能给软件的维护带来不便。
由于这些局限性,在处理问题的时候不能盲目采用面向对象方法,必须先分析要解决的问题类型来决定是采用面向对象方法,面向过程方法还是其他方法,或是几种方法的综合运用。
参考文献
[1]郑莉,董源,张瑞丰.C++程序设计[M].3版.北京:清华大学出版社,2004.
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[3]张孝祥.Java就业培训教程[M].北京:清华大学出版社,2003.
[4]杨健,张晓玲,周少云.软件危机及其应对措施探讨[J].电脑知识与技术,2006(35):135-136.
[5]符于江.程序设计中结构化方法和面向对象方法的比较[J].电脑知识与技术,2008(21):451-456.
[6]郭溪川.对比分析面向对象方法与结构化方法[J].农业网络信息,2006(11):100-104.
[7]张莉,裘国永.结构化方法与面向对象方法的比较分析[J].陕西师范大学学报:自然科学版,2006(6):29-32.
关键词:面向对象;继承;封装;多态
中图分类号:TP311.56文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 07-0000-01
Thought of Object-oriented Programming
Liu Jian,Sun Zheng,Hu Guoyu
(Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing210046,China)
Abstract:The class is an abstract thing with the same attribute,the object is a specific class of things,it has real property values.Object-oriented principle is the starting point and basic human habits as analog way of thinking,so it is easy to understand,logically,be accepted and recognized by the majority of IT practitioners.
Keywords:Object-oriented;Inheritance;Package;Polymorphism
说到面向对象就不得不提到面向过程。它出现在面向对象之前,是一种以过程为中心的编程思想。就是分析出解决问题所需要的步骤,然后采用分支循环用函数把这些步骤一步一步实现,使用的时候一个一个依次调用就可以了。首先必须承认面向过程可以解决所有的编程问题,但是也存在着重用性差、可维护性差、开发过程复杂等缺点。面向对象(Object Oriented,OO)是当前计算机界关心的重点,它是软件开发方法的主流。下文这种对面向对象的编程模式进行探讨。
一、首先介绍面向对象的基本概念
(一)对象。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。
(二)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,对象及其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。
(三)类。具有相同特性(数据元素)和行为(功能)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,也可以说类的实例是对象,类实际上就是一种数据类型。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。
(四)消息和方法。对象之间进行通信的结构叫做消息。在对象的操作中,当一个消息发送给某个对象时,消息包含接收对象去执行某种操作的信息。发送一条消息至少要包括说明接受消息的对象名、发送给该对象的消息名(即对象名、方法名)。
二、其次看看面向对象的特点
(一)封装。封装最好理解了。封装是面向对象的特征之一,是对象和类概念的主要特性。封装,也就是把客观事物封装成抽象的类,并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的进行信息隐藏。
(二)继承。面向对象编程(OOP)语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力:它可以使用现有类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。继承概念的实现方式有三类:实现继承、接口继承和可视继承。
(三)多态。多态性(polymorphisn)是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说,就是一句话:允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。
实现多态,有二种方式,覆盖,重载。
覆盖,是指子类重新定义父类的虚函数的做法。
重载,是指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)。
现在看看如何用面向对象的方法来解决这个问题。
建立学生实体类StudentTo其中包括如下属性
//姓名、年龄、性别、身高、学号
private String name;
private int age;
private String sex;
private String height;
private String studentID;
并提供get、set方法,有参、无参构造
在录入方法中实例化学生类对象为student,将姓名、年龄、性别、身高、学号等的属性值赋值给student,并将student传递给老师
StudentTo student=new StudentTo();
student.setName("李辉");
student.setAge(18);
student.setHeight("1.8m");
student.setSex("男");
student.setStudentID("NO.009");
老师接到传递过来的student后将学号改正后提交政教处保存
public void check(StudentTo student){
student.setStudentID("NO.010");}
政教处对学生接受到正确的学生对象后,可以从学生对象中取出姓名、年龄、性别、身高和学号备份留档。这样完整的面向对象解决问题的过程就结束了,从整个流程可以看到我们操作的一直是个实例化的对象,符合逻辑思维,减少了传递的参数,减小了出错的可能性,提升了编程的效率。
综上可以看出,面向对象操作符合人们思维习惯,它对类归纳总结,将类的成员放入对象中,大大减少了参数的传递和出错的可能。面向对象的继承、封装、多态特性也符合思维逻辑,在编程理解方面优势明显。随着时间的推移,近年来人们提出了更为先进的面向服务的概念,但是即使是面向服务也有大量面向对象的思想和影子。可以说面向对象思想直接影响了MVC编程模式,影响了人们的编程逻辑,对计算机语言的贡献无可替代。
参考文献:
[1]马光毅.面向对象方法研究[J].华南师范大学学报
方法的所属性
不难发现,方法在语法上和功能上,方法与函数很相似。其实,方法是由传统的函数发展而来的。
objective-c 调用函数时的传参机制和调用方法时的传参机制是一样的,都是值传递,都是传入参数的副本。
方法与传统的函数的显著不同:
在结构化编程语言里,函数是一等公民。整个程序是由一个一个函数组成;
面向对象的语言里,类是一等公民。因此在 OC 里方法不能独立存在,必须属于类或者对象。
由于 objective-c 里的方法不能独立存在,也不能像函数那样独立执行,执行方法时必须使用类或者对象作为调用者。
由上,objective-c 中方法的所属性主要体现在下面的3个方面:
1. 方法不能独立定义,只能在类体里定义。
2. 方法在逻辑上,要么属于类,要么属于对象。
3. objective-c 里的方法不能独立存在,也不能像函数那样独立执行,执行方法时必须使用类或者对象作为调用者。
形参个数可变的方法
如果在定义方法时,在最后一个形参名后增加逗号和三点(,…),就表明该形参可以接受多个参数值。
为了在程序中获取个数可变的形参。需使用如下关键字:
- va_list:这是个用于定义指向可变参数列表的指针变量。
- va_start:这是个函数。指定开始处理可变形参的列表,并让指针变量指向可变形参列表的第一个参数。
- va_end:结束处理可变形参,释放指针变量。
- va_arg:该函数返回指针当前指向的参数的值,并将指针移动到指向下一个参数。
如下示例程序:
头文件:VarArgs.h
#import@interface VarArgs : NSObject// 定义形参个数可变的方法- (void)test:(NSString *) name, ...;@end
实现文件:VarArgs.m
#import VarArgs.h@implementation VarArgs- (void)test:(NSString *) name, ...{ // 使用va_list定义一个argList指针变量,该指针变量指向可变参数列表 va_list argList; // 如果为第一个name参数存在,才需要处理后面的参数 if (name) { // 由于name参数并不在可变参数列表中,因此先处理name参数 NSLog(@%@ , name); // 让argList指向第一个可变参数列表的第一个参数,开始提取可变参数列表的参数 va_start(argList, name); // va_arg用于提取argList指针当前指向的参数,并将指针移动到指向下一个参数 // arg变量用于保存当前获取的参数,如果该参数不为nil,进入循环体 NSString* arg = va_arg(argList, id); while (arg) {// 打印出每一个参数.NSLog(@%@,arg);// 再次提取下一个参数,并将指针移动到指向下一个参数arg = va_arg(argList, id); } // 释放argList指针,结束提取 va_end(argList); }}@endint main(int argc , char * argv[]){ @autoreleasepool{ VarArgs* va = [[VarArgs alloc] init]; [va test:@疯狂iOS讲义 , @疯狂Android讲义, @疯狂Ajax讲义 , nil]; }}
本质上说,这个可变参数也是个类似数组的结构,
Swift中类和对象的属性分为三种:储存属性,计算属性和类属性,
import Foundationclass Person { // 储存属性必须赋初值 var score1: Int = 20 var score2: Int = 50 // 延迟储存属性,需要时再去分配 lazy var dog: Dog = Dog() // 计算属性,不能赋初值,提供get和set方法, var sum: Int { get {return score1 + score2 } } // 类属性,只能是计算属性,使用类而非对象去调用 // 如 Person.desc class var desc: String { get {return This is one person. } } // 构造方法 init() { println(This is one person.) }}class Dog { init() { println(This is one dog.) }}var p = Person()println(Person.desc)println(p.score1)println(p.score2)println(p.sum)println(p.dog)
面向过程,顾名思义,其中心意义在于“过程”二字,比如你要吃饭,那么首先是要选地,播种,施肥,成熟,收获,煮饭,然后才能吃饭,那么面向过程就是从开始到结束,分析出解决问题的需要的每一个步骤,然后用函数将这些步骤一个一个实现,使用的时候一个一个一次调用就行了。
面向对象,同样的,你去饭店吃饭的时候,只需要对服务员说一句你要吃饭就行了,你不需要关心饭是怎么来的,这就是面向对象。那么面向对象就是把组成问题事务分解成一个个对象,建立对象不是为了解决一个步骤,而是用来描述某个事务在解决问题步骤中的行为。面向对象是以功能来划分问题,而不是步骤。
以上的解释来源于书上,对于初学者而言,这样的描述过于抽象,不能很好的理解。下面我举个具体的例子来说明。
从书面上来说,可能面向过程更好理解,但是其实面向对象更符合人们的思考习惯。比如外面去商场买衣服,那么商场的功能就是提供衣服,你不需要关心衣服是怎么来的,你只需要向商场提出你要买衣服的要求就可以。就那贪吃蛇这个游戏而言,对于面向过程:1、吃一个;2、绘制画面;3判断是否死亡,就这样依次调用函数,一个一个步骤进行。
而对于面向对象,建立三个对象:1、蛇;2、画面系统;3、规则系统。首先进行操作,然后将操作后的结果提交至画面系统进行画面绘制,绘制之后的结果提交至规则系统判断是否死亡。这样一招功能来划分问题。
从上面的解释来看,面向对象和面向过程依然难以区分,但是如果我要返回上一步,那么对于面向过程而言,从初始状态到判断是否死亡到现实画面可能都需要改动。而对于面向对象则只需要重新设计画面系统,在里面保存上一步的坐标即可,这里不需要涉及到规则系统和其他操作。
面向对象的功能划分保证了面向对象的可扩展性。比如我需要为贪吃蛇重新改写一套规则,在面向过程中,规则已经渗透到整个程序的各个角落,改写不如重写。那么在面向对象中,则只需要重新设计规则系统即可。
面向对象的数据库经过十几年的发展, 已经日趋成熟, 有关的国际标准相继出台。ODMG (OMG所属的对象数据库管理组) 分别于1993, 1997, 2000年提出了对象数据库标准O D M G 1.0, O D M G 2.0, O D M G 3.0, 制定ODMG标准的目的是为了让ODBMS的用户编写的可移植的应用, 能运行在多个OODBMS的产品上。本课题的接口实现部分就是参照ODMG标准来实现。
ODMG对象模型主要包括以下基本概念。
(1) 数据建模的基本原语是对象 (Object) 和文字 (Literal) , 每个对象有一个唯一的标识符, 文字没有标识符。
(2) 对象和文字都可以划分为类型 (Type) , 同一类型的对象或文字具有相同的行为和状态, 对象可以称为类型的实例。
(3) 通过一组性质 (Property) 来定义对象的状态, 性质可以分为两种:对象的属性 (Attribute) 和对象之间的关系 (Relationship) 。
1 对象与对象标识
1.1 对象结构
对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操作的程序代码封装起来的基本单位。对象之间的界面由一组消息定义。一个对象包括以下几个部分。
(1) 属性集合:所有属性合起来构成了对象数据的数据结构。属性描述对象的状态、组成合特性。对象的某一属性可以是单值的或值的集合, 进一步地, 一个对象的属性也可以是一个对象, 即对象可以嵌套, 从而组成各种复杂对象。
(2) 方法集合:方法描述了对象的行为特征。方法的定义包括两部分, 一是方法的接口, 二是方法的实现。方法的接口用以说明方法的名称、参数和结果返回值的类型, 也称之为调用说明。方法的实现是一段程序代码, 用以实现方法的功能。
(3) 消息集合:消息是对象向外提供的界面, 消息由对象接收和响应。面向对象数据模型中的“消息”与计算机网络中传输的消息含义不同。它是指对象之间操作请求的传递, 而不考虑操作实现细节。
1.2 对象标识
面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识称为对象标识 (OID) 。对象通常与实际领域的实体对应。现实世界中, 实体的属性值可能随着时间的推移会发生改变, 但是每个实体的标识始终保持不变。相应的, 对象的部分 (或全部) 属性、对象的方法会随着时间的推移发生变化, 但对象标识不会改变。
1.3 封装
OO模型的一个关键概念就是封装。每一个对象是其状态与行为的封装。
封装的意义在于将对象的实现与对象的应用互相隔离, 从而允许对操作的实现算法和数据结构进行修改, 而不影响接口, 不必修改使用它们的应用, 这有利于提高数据独立性。
2 类和类层次
在OO数据库中相似对象的集合称为类。每个对象称为它所在类的一个实例。一个类中所有对象共享一个定义, 它们的区别仅在于属性取值不同。可以看到, 类的概念类似关系模式, 类的属性类似关系模式中的属性:对象类似元组的概念, 类的一个实例对象类似关系中的一个元组。可以把类本身也看作一个对象, 称为类对象 (Class Object) 。
3 面向对象数据库的模式演进
面向对象数据库模式是类的集合。模式为适应需求的变化而随时间变化称为模式演进。模式演进包括创建新的类、删除旧的类、修改类的属性和操作等。在关系数据库系统中, 模式的修改比较简单, 主要有如下的模式修改操作。
(1) 创建或删除一个关系。
(2) 在关系模式中增加或删除一个属性。
(3) 在关系模式中修改完整性约束条件。
OODB应用环境对OODB模式演进提出了许多新的要求, 使得面向对象数据库模式的修改要比关系模式的修改复杂得多, 其主要原因有以下几点。
(1) 模式改变频繁。
使用O O D B系统的应用通常需要频繁地改变O O D B数据库模式。例如O O D B经常运用于工程设计环境中, 设计环境特征之一就是不断变化.设计自身在不断变化, 以纠正错误或修改设计使之更完美、更适合于实际:而当设计者对问题及其解决有更深刻理解时也会修改模式。
(2) 模式修改复杂。
从上面讲解的OO模型特征可以看到OO模型具有很强的建模能力和丰富的语义, 包括类本身的语义、类属性之间和类之间丰富的语义联系, 这使得模式修改操作的类型复杂多样。此外, OODB中模式演进往往是动态的, 动态模式演进的实现技术更加复杂。
3.1 模式的一致性
模式的演进必须要保持模式的一致性。模式的一致性是指模式自身内部不能出现矛盾和错误, 它由模式一致性约束来刻画。模式一致性约束可分为唯一性约束、存在性约束和子类型约束等, 满足所有这些一致性约束的模式则称为是一致的。
(1) 唯一性约束, 这一类约束条件要求名字的唯一性。
(2) 存在性约束, 存在性约束是指显式引用的某些成分必须存在。
(3) 子类型约束。
3.2 模式演进操作
下面给出一些主要的模式演进操作, OODBMS应该支持这些模式演进。
(1) 类集的改变; (2) 己有类的成分的改变; (3) 子势超类联系的改变。
3.3 模式演进的实现
模式演进主要的困难是模式演进操作可能影响模式一致性。面向对象数据库中类集的改变比关系数据库中关系模式的改变要复杂得多。因为类的修改操作可能会影响到其它类的定义。例如, 改变了一个类的属性名, 这需要所有使用该属性的地方都要改名。
因此, 在OODB模式演进的实现中必须具有模式一致性验证功能, 这部分的功能类似编译器的语义分析。进一步, 任何面向对象数据库模式修改操作不仅要改变有关类的定义, 而且要修改相关类的所有对象, 使之与修改后的类定义一致。所谓转换的方法是指在OODB中, 己有的对象将根据新的模式结构进行转换以适应新的模式。例如, 在某类中增加一属性时, 所有的实例都将增加该属性。这时还要处理新属性的初值, 例如给定一缺省初值, 或提供一算法来自动计算新属性初值, 还可以让用户设定初值。删除某类中一属性时只需要从该类的所有实例中删除相应属性值即可。
参考文献
[1]数据库系统基础Ramez Elmasri[M].人民邮电出版社.
关键词:软件测试;面向对象;类测试
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 24-0000-01
面向对象软件测试技术是针对使用面向对象技术开发的软件而提出的一种测试技术。面向对象开发技术和传统开发技术相比有新的特点,使用面向对象技术开发的程序具有高质量、高效率、易扩展、易维护等优点,这也给它的测试技术带来新的挑战。面向对象软件测试与传统的软件测试相比,由于面向对象技术开发的软件会出现传统软件技术中不存在或者不突出的错误,使得传统的软件测试中次要方面成为了现在的主要问题,影响了软件测试的方法和内容,增加了软件测试的难度。
一、软件测试
(一)软件测试
软件测试是使用人工操作或者利用测试工具按照测试方案和流程对软件产品进行功能和性能方面的评估,检验软件产品是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别的过程。
(二)面向对象对软件测试的影响
面向对象软件具有抽象性、封装性、继承性和多态性等特点,这些特点对软件测试产生了不同的影响。面向对象程序中子类可以继承父类的功能,父类进行了充分测试后,子类也要设计相应的测试用例进行充分测试,对子类进行测试时不仅要测试子类中的方法,还要重新测试与子类中重定义方法相关的类。面向对象软件测试时,对象的状态通常是信息隐蔽的,测试人员需要在测试类中添加适当的信息来表明对象的实现方法及其内部状态。对于面向对象软件的多态性形成的动态绑定的测试使用传统的静态分析策略是不合适的,需要使用动态的测试标准来解决这个问题。
二、面向对象软件测试方法
面向对象软件测试方法是从传统的软件测试方法中演化而来的,有与传统的软件测试相类似之处,但由于面向对象的软件开发具有继承性和多态性等特点,为了支持和加强数据隐藏的特性,面向对象的软件测试必须向一个类的接口添加操作,所以说面向对象的软件测试方法更复杂一些。
(一)面向对象软件单元测试
面向对象软件单元测试主要是类测试,包括方法测试和对象测试。类是面向对象程序设计的基本单位,对象是类的具体实例,类测试是来验证类的实现和类的说明是否完全一致,如果类的实现是正确的,那么类的每一个具体实例的行为也将是正确的。
面向对象的类测试首先要确定测试方法,通常可以通过代码检查和执行测试用例两种方法来测试类的代码。代码检查方法容易受人为错误的影响,在代码量很大的情况下也会加大它的工作量,而编写一个好的测试用例需要很丰富的经验和较高的技巧。通过类实现的功能来分析所要编写的测试用例,然后根据类的边界值来扩充测试用例。构建测试用例一般是基于前置条件或后置条件,为所有可能出现的情况及情况的组合确定测试用例的需求,在这些可能出现的情况组合下,根据这些需求来构建测试用例,而且还要针对实际情况创建特定输入值的测试用例,并确定它们的正确输出。
测试驱动程序是一个运行测试用例并能够收集运行结果的程序。在面向对象的软件测试中,设计核心类的测试驱动程序十分重要,要求该程序必须思路严谨、结构简单清晰并易于维护。当确定了类的可执行测试用例,测试驱动程序就要创建类的实例来运行该测试用例,并给出测试用例运行的测试结果。
(二)面向对象软件集成测试
面向对象软件集成测试主要是类簇测试。面向对象软件是由若干对象组成的,这些对象互相协调合作来实现软件的功能,在面向对象的软件开发中,对象间的相互协调即对象的交互对于程序的正确性来说是非常重要的,对象的交互方式决定了程序能做什么,从而也就决定了程序是否正确。对象的交互测试是在对类的单独测试的基础上实现的,它来确保对象之间相互传递消息的正确性,它一般执行测试的是嵌入到应用程序中的交互对象。
在面向对象的软件测试当中,除了要考虑对象交互特征面之外,还需要具体的测试技术去实现测试的要求,目前常用的面向对象软件集成测试的方法有抽样测试和正交阵列测试。抽样测试提供了一种运算法则,不需要首先明确测试用例的总体,从一组可能的测试用例中选择测试序列;正交阵列测试是一种特殊的抽样方法,它通过定义一组交互对象的配对方式组合来进行测试,同时要尽量限制测试组合的配置数目,正交阵列测试系统就是挑选某个样本的特定测试技术。
(三)面向对象软件系统测试
在对面向对象软件进行系统测试时,要保证被测系统的完整性,搭建与真实用户实际使用环境相同的测试平台,并且需要参考面向对象分析的结果,对软件的架构进行验证,确保软件可以完全再现问题空间以及完整实现用户需求。系统测试不仅是要检测软件的整体功能行为表现,也是对软件设计开发的再确认,它针对的是非功能需求的测试,包括功能需求以外的所有需求以及注意事项等。系统测试是针对完整软件产品的测试,包括软件、软件运行所依赖的硬件、外设、数据、支撑软件及接口等,确保开发的软件与其依赖的各种资源能够协调运行,形成完整的软件产品。系统测试是软件测试过程中非常重要的阶段,它对测试技术的要求也是最高的。在进行面向对象软件的系统测试时,测试技术人员需要与软件的用户进行交流,根据用户提出的需求给出系统的修改建议,结合用户需求对被测试软件进行测试分析,根据分析结果建立测试用例。
三、结束语
面向对象的软件测试技术是面向对象软件开发中的重要组成部分,本文从面向对象软件的特点出发,分析了面向对象软件测试对传统软件测试的影响,介绍了面向对象软件测试的方法。
参考文献:
[1]王艳丽.面向对象软件簇级测试用例自动生成方法研究与实现[D].长春工业大学,2011.
【课程类别】专业限选 【编写日期】2010.3.30 【先修课程】C语言程序设计、计算机应用基础
【适用专业】通信工程
一、教学目的、任务
通过学习,使学生深刻理解和领会面向对象的基本思想和基本特征,掌握面向对象程序设计语言C++语言的基本概念、基本语法以及面向对象程序设计的基本方法;使学生养成面向对象的编程思维习惯。
二、课程教学的基本要求
1.理解面向对象的基本概念和使用面向对象技术进行程序设计的基本思想 2.能比较熟练地用C++语言进行一般面向对象的程序设计
3.初步掌握面向对象编程环境Visual C++的使用
三、教学内容和学时分配(2 + 5 + 14 + 9 + 12 + 7 + 6 + 5 = 60)第一章 面向对象程序设计概述 2 学时(课堂讲授学时2)主要内容:
1.什么是面向对象程序设计 2.对象与类 3.封装 4.继承性 5.多态性
6.面向对象程序设计的语言 教学要求:
了解什么是面向对象程序设计;掌握对象和类的基本概念;理解面向对象程序设计的基本特征。其它教学环节:
安排课外了解面向对象程序设计方面的基本概念。第二章 C++概述 5学时(课堂讲授学时2+课程实验学时3)主要内容:
1.C++的起源和特点 2.C++源程序的构成
3.C++在非面向对象方面的一些特性 教学要求:
cin和cout的使用;new和delete的运算符的使用;函数的重载;带缺省参数的函数;引用; VC++的使用。其它教学环节:
实验1: C++程序设计基础练习。实验目的和要求:
1.掌握C++程序的基本格式和规范,学会编写简单的C++程序。2.掌握C++程序结构的特点。
3.熟悉C++程序基本的输入输出操作。
4.掌握C++数据类型常量和变量以及修饰符的使用方法。5.熟悉作用域运算符的功能和基本使用方法。6.掌握C++内存的动态分配和释放方法。7.理解引用的概念,掌握引用的使用方法。
第三章 类和对象 14学时(课堂讲授学时8+课程实验学时6)主要内容:
1.类与对象的基本概念 2.构造函数与析构函数 3.对象数组与对象指针 4.向函数传递对象 5.静态成员 6.友元
7.类对象作为成员 8.常类型 教学要求:
类的声明;对象定义;对象的成员的访问。访问属性的理解和运用;构造函数和析构函数的定义;对象数组的定义和使用;this的指针的理解和使用;类的成员类型为其他类时如何理解和使用;静态成员的理解和运用。提供友元机制的目的;友元声明方法;提供常类型机制的目的;各种不同的常类型运作方式。其它教学环节:
实验2:类和对象。实验目的和要求:
1.掌握类、类的数据成员、类的成员函数的定义方式。2.理解类成员的访问控制方式。
3.掌握对象的定义和操作对象的方法。
4.理解构造函数和析构函数的定义与执行过程。5.掌握重载构造函数的方法。6.了解拷贝构造函数的方法。实验3:对象数组和对象指针。实验目的和要求:
1.掌握对象数组的定义和使用方法。
2.理解对象指针的概念,学会用指针引用对象。3.了解this指针的工作方式。
4.掌握静态数据成员和静态成员函数的基本使用方法。5.理解友元与友元函数的作用,掌握其使用方法。
第四章 派生类和继承 9学时(课堂讲授学时6+课程实验学时3)主要内容:
1.派生类的概念
2.派生类的构造函数和析构函数 3.基类成员的访问 4.多重继承 5.赋值兼容规则 教学要求:
基类和派生类的基本概念;继承成员的访问规则;派生类构造函数和析构函数的运行规则;多重继承的基本概念;多重继承中同名二义性如何消除;引入虚基类的目的;继承类和派生类之间相互赋值规则用。
其它教学环节:
实验4:派生类与继承。实验目的和要求:
1.理解类的继承的概念,能够定义和使用类的继承关系。2.掌握派生类的声明和定义方法。
3.掌握公有派生和私有派生的访问特性。4.学习虚基类在解决问题中的作用。
第五章 多态性 12学时(课堂讲授学时8+课程实验学时4)主要内容:
1.编译时的多态性与运行时的多态性 2.函数重载 3.运算符重载 4.类型转换 5.虚函数 教学要求:
多态的基本概念;实现运算符重载的方法(成员函数);实现运算符重载的方法(友元函数);静态联编和动态联编的基本概念;虚函数的作用;虚函数的运用。其它教学环节:
实验5:虚函数和多态性。实验目的和要求:
1.理解编译时的多态性和运行时的多态性。2.掌握运算符重载的基本方法。3.掌握虚函数的定义和使用方法。
第六章 模板 7学时(课堂讲授学时4+课程实验学时3)主要内容:
1.模板的概念
2.函数模板与模板函数 3.类模板和模板类 教学要求:
模板的基本概念;为什么要使用模板;函数模板和模板函数的基本概念;函数模板的声明和使用;类模板和模板类的基本概念。其它教学环节:
实验6:函数模板与类模板。实验目的和要求:
1.掌握函数模板及其声明方法。2.掌握模板函数及其生成方法。3.学习类模板的声明与使用方法。
第七章 C++的I/O流类库 6学时(课堂讲授学时3+课程实验学时3)主要内容:
1.C++建立类类库的目的 2.预定义类型的输入输出
3.用户自定义类型的输入和输出 教学要求:
掌握在各种情况下的<<和>>运算符的重载。其它教学环节:
实验7:I/O流类库。实验目的和要求:
1.掌握流及流类库的作用。
2.掌握流类库中常用的类及其成员函数的使用方法。3.掌握重载“<<”和“>>”的方法。
4.掌握控制输出宽度的函数width和setw。
5.掌握函数setosflags和resetiosflags设置和恢复对齐方式、精度、大小写等。
研究教学内容 5学时(课程讲解和讨论学时)
程序综合设计:按照面向对象程序开发的原则和方法,利用一个实例来讲解面向对象程序设计的整个过程,然后要求学生根据自己的开发经验进行分组讨论,从而帮助学生进一步理解和熟悉面向对象程序设计方法。
四、教学重点、难点及教学方法
重点:类和对象的基本概念;对象定义;对象的成员的访问。访问属性的理解和运用;构造函数和析构函数的定义;对象数组的定义和使用;this的指针的理解和使用。基类和派生类的基本概念;继承成员的访问规则;派生类构造函数和析构函数的运行规则。多态的基本概念;函数的重载。
难点:多重继承;虚函数;模板。
教学方法:课堂授课采用多媒体教学和分组讨论的方法,实验采用任务驱动方式。通过未来愿景描述和学以致用的方法来提高学生的学习兴趣,通过分组交流和师生积极互动的方式提高学生学习本门课程的学习能力。
五、考核方式及成绩评定方式:考试
六、教材及参考书目
推荐教材:
[1] 《C++面向对象程序设计》,陈维兴,林小茶,清华大学出版社,第2版,2004 参考书:
[1] 《C++面向对象程序设计习题解析与上机指导》,陈维兴,清华大学出版社,2003 [2] 《C++程序设计基础》,周霭如,电子工业出版社,2003 [3] 《C++语言程序设计》,郑莉,清华大学出版社,2005 修(制)订人: 审核人:
2010年 3 月30
主要是两个:
1.隐藏实现细节,使得代码能够模块化;扩展代码模块,实现代码重用;
2.接口重用:为了类在继承和派生的时候,保证使用家族中任一类的实例的某一属性时的正确调用。
2. Ado与Ado.NET的相同与不同?
除了“能够让应用程序处理存储于DBMS 中的数据“这一基本相似点外,两者没有太多共同之处。但是Ado使用OLE DB 接口并基于微软的COM 技术,而ADO.Net 拥有自己的ADO.NET 接口并且基于微软的.NET 体系架构。众所周知.NET 体系不同于COM 体系,ADO.NET 接口也就完全不同于ADO和OLE DB 接口,这也就是说ADO.NET和ADO是两种数据访问方式。ADO.net 提供对XML 的支持。
3. New delete与malloc free的联系与区别?
答案:都是在堆(heap)上进行动态的内存操作。用malloc函数需要指定内存分配的字节数并且不能初始化对象,new 会自动调用对象的构造函数。delete 会调用对象的destructor,而free 不会调用对象的destructor.
4. #defineDOUBLE(x) x+x,i = 5*DOUBLE(5); i 是多少?
答案:i 为30。宏定义展开,5 * 5 + 5.
5. 有哪几种情况只能用initialize list而不能用assignment?
答案:当类中含有const、reference成员变量(因为这些只能在定义的时候赋值,后面不能修改);基类的构造函数都需要初始化表。
6 C++是不是类型安全的?
答案:不是。两个不同类型的指针之间可以强制转换(用reinterpret cast)。C#是类型安全的。
7. main函数执行以前,还会执行什么代码?
答案:全局对象的构造函数会在main 函数之前执行。
8. 描述内存分配方式以及它们的区别?
1) 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static 变量。
2) 在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。
3) 从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但问题也最多。
9.struct 和 class的区别
答案:struct 的成员默认是公有的,而类的成员默认是私有的。struct 和 class 在其他方面是功能相当的。
从感情上讲,大多数的开发者感到类和结构有很大的差别。感觉上结构仅仅象一堆缺乏封装和功能的开放的内存位,而类就象活的并且可靠的社会成员,它有智能服务,有牢固的封装屏障和一个良好定义的接口。既然大多数人都这么认为,那么只有在你的类有很少的方法并且有公有数据(这种事情在良好设计的系统中是存在的!)时,你也许应该使用 struct 关键字,否则,你应该使用 class 关键字。
10.当一个类A中没有生命任何成员变量与成员函数,这时sizeof(A)的值是多少,如果不是零,请解释一下编译器为什么没有让它为零。(Autodesk)
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