《继承与组合》课件

继承与组合面向对象编程中两个重要的概念，它们提供了代码重用和扩展机制。继承允许创建新的类，继承已存在类的属性和方法。组合则是将一个类作为另一个类的成员，从而实现功能扩展。面向对象程序设计概述11.面向对象程序设计是一种编程范式，它将程序组织成相互交互的对象。22.对象对象代表现实世界中的实体，具有属性和行为。33.类类是对象的模板，定义对象的属性和行为。44.优势提高代码可重用性、可维护性和可扩展性。类和对象的基础类类是对象的蓝图，它定义了对象的属性和行为。例如，"汽车"就是一个类，它包含了颜色、品牌、速度等属性，以及加速、刹车、转向等行为。对象对象是类的实例，它拥有类的属性和行为。例如，一辆红色的宝马汽车就是"汽车"类的一个具体实例，它具有红色、宝马品牌、180公里/小时的最高速度等属性，以及加速、刹车、转向等行为。封装封装是将数据和操作数据的方法捆绑在一起，隐藏实现细节，只暴露必要的信息给外界。例如，汽车类封装了发动机、变速箱、轮胎等内部结构，用户只需要使用方向盘、油门和刹车来操控汽车。类的定义1类名类的标识符，用于区分不同的类。2成员变量类的属性，描述类的状态。3成员函数类的行为，描述类如何操作。4构造函数初始化类对象。类是面向对象程序设计的基本单元，它封装了数据和操作数据的函数。类的定义包含类名、成员变量和成员函数，以及构造函数和析构函数。对象的创建1声明声明对象，分配内存2初始化调用构造函数，初始化成员3使用访问成员变量和函数在C++中，创建对象是一个重要步骤，需要经过声明、初始化和使用这三个步骤。声明对象时，需要指定对象的类型和名称，并分配内存。初始化对象时，需要调用构造函数，对对象的成员变量进行初始化。使用对象时，可以通过对象名访问其成员变量和函数。成员变量和成员函数成员变量成员变量是类中定义的数据成员，用于存储类对象的状态信息。成员函数成员函数是类中定义的操作，用于实现类对象的行为。构造函数和析构函数构造函数在对象创建时自动调用。初始化对象成员变量。为对象分配内存空间。析构函数在对象被销毁时自动调用。释放对象占用的内存空间。执行对象销毁前的清理操作。访问控制权限公有权限任何代码都可以访问成员变量或成员函数。私有权限仅类本身的成员函数可以访问。保护权限类本身和派生类可以访问。重载运算符自定义运算符行为通过重载运算符，您可以为自定义数据类型定义运算符的行为，使其像内置类型一样工作。提升代码可读性使用重载运算符，您可以使用更自然和直观的符号来操作自定义对象，提高代码的可读性和易理解性。扩展语言功能通过重载运算符，您可以扩展编程语言的功能，使其能够更好地适应您的特定需求。继承简介继承是面向对象编程的核心概念之一，它允许一个类从另一个类继承属性和方法，实现代码复用和扩展。继承可以减少代码冗余，提高代码可维护性，并促进代码重用。基类和派生类1基类是派生类的基础，提供基本属性和方法。例如，动物类是基类，包含动物的基本特性。2派生类继承基类，并添加新的属性和方法。例如，猫类继承动物类，并添加猫特有的属性。3继承关系表示一种“是”关系，派生类是基类的特例。访问控制与继承私有成员基类私有成员对派生类不可见，无法直接访问。保护成员基类保护成员对派生类可见，可通过派生类对象访问。公有成员基类公有成员对派生类和外部可见，可通过派生类或基类对象访问。方法重写与动态绑定方法重写派生类可以重写基类中的方法，实现不同的行为。动态绑定运行时决定调用哪个方法，根据对象的实际类型。抽象类与接口抽象类抽象类不能实例化，只能作为基类被继承。抽象类可以包含抽象方法，必须由子类实现。接口接口定义一组方法，不包含任何实现代码。类可以通过实现接口来定义自己的方法。组合和聚合组合关系一个类拥有另一个类的对象，代表“拥有”关系。当拥有者对象被销毁，被拥有的对象也会被销毁。聚合关系一个类使用另一个类的对象，代表“使用”关系。当使用者对象被销毁，被使用的对象不会被销毁。组合举例汽车包含引擎，两者是组合关系。当汽车被销毁，引擎也会被销毁。聚合举例学生使用课程，两者是聚合关系。当学生被销毁，课程不会被销毁。委托模式将任务委托对象将任务委托给其他对象执行，无需关心任务具体实现。解耦对象降低对象之间的耦合度，提高代码可维护性。灵活扩展委托对象可以随时更换，方便修改和扩展功能。UML类图介绍UML类图是面向对象程序设计中重要的可视化工具。它使用图形符号表示类、属性、方法、关系等信息。UML类图帮助开发者理解系统结构、设计代码、文档化系统。单一职责原则专注于单一任务一个类或模块只负责一项特定的职责。提高代码可维护性职责分离，代码更清晰，更易于修改和维护。降低测试难度单一职责，便于单元测试，提高代码质量。开闭原则11.对扩展开放添加新功能时，无需修改现有代码。22.对修改关闭修改现有代码时，不会影响现有功能。33.面向接口编程使用抽象类或接口来定义行为，降低耦合度。44.灵活性和可维护性提高代码的灵活性，方便维护和扩展。里氏替换原则继承的本质里氏替换原则的核心是强调子类应该能够完全替代父类，不影响程序的功能。子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类的已有行为。代码示例例如，假设我们有一个动物类，有吃和睡的方法，猫和狗继承了动物类。猫的吃方法是吃鱼，狗的吃方法是吃骨头。由于猫和狗的行为都符合动物的定义，所以可以用猫和狗来替换动物，不会影响程序的正常运行。依赖倒置原则依赖抽象程序模块不应该依赖于具体实现，而应该依赖于抽象接口。通过接口来定义依赖关系，而不是具体的类。面向接口编程通过接口编程，降低模块之间的耦合度。降低代码修改带来的影响，提高代码的可维护性和可扩展性。接口隔离原则接口精简避免臃肿的接口，应该将接口细化成更小的、更具体的接口。代码解耦减少对具体实现的依赖，提高代码的可维护性和可扩展性。灵活组合通过组合多个小型接口来实现复杂的功能，更灵活地满足不同需求。合成复用原则11.类类的合成使用关联关系，通过组合其他对象来实现新的功能。22.重用通过组合已经存在的类，可以避免重复代码，提高代码复用率。33.灵活合成关系可以让类更灵活，便于修改和扩展。44.耦合合成可以降低类之间的耦合度，提高代码的可维护性。设计模式简介设计模式是软件开发中反复出现的问题的解决方案。它们提供了一种通用的解决方案，以解决特定设计问题。设计模式可以帮助提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性。创建型模式抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定具体的类。建造者模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同一个构建过程可以创建不同的表示。工厂模式定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到子类。原型模式使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。结构型模式适配器模式将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。装饰器模式动态地给一个对象添加一些额外的职责。装饰器模式提供了一种比继承更加灵活的扩展对象功能的方式。代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式可以用来实现远程代理、虚拟代理、保护代理等。外观模式提供一个统一的接口来访问子系统中的一组接口。外观模式简化了客户程序与子系统的交互。行为型模式策略模式定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互相替换。模板方法模式定义一个操作中的算法骨架，并将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变算法的结构即可重新定义算法的某些特定步骤。观察者模式定义对象间一对多的依赖关系，以便一个对象的状态发生改变时，所有