《繼承與組合》課件

繼承與組合面向?qū)ο缶幊讨袃蓚€重要的概念，它們提供了代碼重用和擴(kuò)展機(jī)制。繼承允許創(chuàng)建新的類，繼承已存在類的屬性和方法。組合則是將一個類作為另一個類的成員，從而實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計概述11.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是一種編程范式，它將程序組織成相互交互的對象。22.對象對象代表現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，具有屬性和行為。33.類類是對象的模板，定義對象的屬性和行為。44.優(yōu)勢提高代碼可重用性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。類和對象的基礎(chǔ)類類是對象的藍(lán)圖，它定義了對象的屬性和行為。例如，"汽車"就是一個類，它包含了顏色、品牌、速度等屬性，以及加速、剎車、轉(zhuǎn)向等行為。對象對象是類的實(shí)例，它擁有類的屬性和行為。例如，一輛紅色的寶馬汽車就是"汽車"類的一個具體實(shí)例，它具有紅色、寶馬品牌、180公里/小時的最高速度等屬性，以及加速、剎車、轉(zhuǎn)向等行為。封裝封裝是將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法捆綁在一起，隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只暴露必要的信息給外界。例如，汽車類封裝了發(fā)動機(jī)、變速箱、輪胎等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶只需要使用方向盤、油門和剎車來操控汽車。類的定義1類名類的標(biāo)識符，用于區(qū)分不同的類。2成員變量類的屬性，描述類的狀態(tài)。3成員函數(shù)類的行為，描述類如何操作。4構(gòu)造函數(shù)初始化類對象。類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本單元，它封裝了數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)。類的定義包含類名、成員變量和成員函數(shù)，以及構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。對象的創(chuàng)建1聲明聲明對象，分配內(nèi)存2初始化調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，初始化成員3使用訪問成員變量和函數(shù)在C++中，創(chuàng)建對象是一個重要步驟，需要經(jīng)過聲明、初始化和使用這三個步驟。聲明對象時，需要指定對象的類型和名稱，并分配內(nèi)存。初始化對象時，需要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，對對象的成員變量進(jìn)行初始化。使用對象時，可以通過對象名訪問其成員變量和函數(shù)。成員變量和成員函數(shù)成員變量成員變量是類中定義的數(shù)據(jù)成員，用于存儲類對象的狀態(tài)信息。成員函數(shù)成員函數(shù)是類中定義的操作，用于實(shí)現(xiàn)類對象的行為。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)在對象創(chuàng)建時自動調(diào)用。初始化對象成員變量。為對象分配內(nèi)存空間。析構(gòu)函數(shù)在對象被銷毀時自動調(diào)用。釋放對象占用的內(nèi)存空間。執(zhí)行對象銷毀前的清理操作。訪問控制權(quán)限公有權(quán)限任何代碼都可以訪問成員變量或成員函數(shù)。私有權(quán)限僅類本身的成員函數(shù)可以訪問。保護(hù)權(quán)限類本身和派生類可以訪問。重載運(yùn)算符自定義運(yùn)算符行為通過重載運(yùn)算符，您可以為自定義數(shù)據(jù)類型定義運(yùn)算符的行為，使其像內(nèi)置類型一樣工作。提升代碼可讀性使用重載運(yùn)算符，您可以使用更自然和直觀的符號來操作自定義對象，提高代碼的可讀性和易理解性。擴(kuò)展語言功能通過重載運(yùn)算符，您可以擴(kuò)展編程語言的功能，使其能夠更好地適應(yīng)您的特定需求。繼承簡介繼承是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪?，它允許一個類從另一個類繼承屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和擴(kuò)展。繼承可以減少代碼冗余，提高代碼可維護(hù)性，并促進(jìn)代碼重用?；惡团缮?基類是派生類的基礎(chǔ)，提供基本屬性和方法。例如，動物類是基類，包含動物的基本特性。2派生類繼承基類，并添加新的屬性和方法。例如，貓類繼承動物類，并添加貓?zhí)赜械膶傩浴?繼承關(guān)系表示一種“是”關(guān)系，派生類是基類的特例。訪問控制與繼承私有成員基類私有成員對派生類不可見，無法直接訪問。保護(hù)成員基類保護(hù)成員對派生類可見，可通過派生類對象訪問。公有成員基類公有成員對派生類和外部可見，可通過派生類或基類對象訪問。方法重寫與動態(tài)綁定方法重寫派生類可以重寫基類中的方法，實(shí)現(xiàn)不同的行為。動態(tài)綁定運(yùn)行時決定調(diào)用哪個方法，根據(jù)對象的實(shí)際類型。抽象類與接口抽象類抽象類不能實(shí)例化，只能作為基類被繼承。抽象類可以包含抽象方法，必須由子類實(shí)現(xiàn)。接口接口定義一組方法，不包含任何實(shí)現(xiàn)代碼。類可以通過實(shí)現(xiàn)接口來定義自己的方法。組合和聚合組合關(guān)系一個類擁有另一個類的對象，代表“擁有”關(guān)系。當(dāng)擁有者對象被銷毀，被擁有的對象也會被銷毀。聚合關(guān)系一個類使用另一個類的對象，代表“使用”關(guān)系。當(dāng)使用者對象被銷毀，被使用的對象不會被銷毀。組合舉例汽車包含引擎，兩者是組合關(guān)系。當(dāng)汽車被銷毀，引擎也會被銷毀。聚合舉例學(xué)生使用課程，兩者是聚合關(guān)系。當(dāng)學(xué)生被銷毀，課程不會被銷毀。委托模式將任務(wù)委托對象將任務(wù)委托給其他對象執(zhí)行，無需關(guān)心任務(wù)具體實(shí)現(xiàn)。解耦對象降低對象之間的耦合度，提高代碼可維護(hù)性。靈活擴(kuò)展委托對象可以隨時更換，方便修改和擴(kuò)展功能。UML類圖介紹UML類圖是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中重要的可視化工具。它使用圖形符號表示類、屬性、方法、關(guān)系等信息。UML類圖幫助開發(fā)者理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計代碼、文檔化系統(tǒng)。單一職責(zé)原則專注于單一任務(wù)一個類或模塊只負(fù)責(zé)一項特定的職責(zé)。提高代碼可維護(hù)性職責(zé)分離，代碼更清晰，更易于修改和維護(hù)。降低測試難度單一職責(zé)，便于單元測試，提高代碼質(zhì)量。開閉原則11.對擴(kuò)展開放添加新功能時，無需修改現(xiàn)有代碼。22.對修改關(guān)閉修改現(xiàn)有代碼時，不會影響現(xiàn)有功能。33.面向接口編程使用抽象類或接口來定義行為，降低耦合度。44.靈活性和可維護(hù)性提高代碼的靈活性，方便維護(hù)和擴(kuò)展。里氏替換原則繼承的本質(zhì)里氏替換原則的核心是強(qiáng)調(diào)子類應(yīng)該能夠完全替代父類，不影響程序的功能。子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類的已有行為。代碼示例例如，假設(shè)我們有一個動物類，有吃和睡的方法，貓和狗繼承了動物類。貓的吃方法是吃魚，狗的吃方法是吃骨頭。由于貓和狗的行為都符合動物的定義，所以可以用貓和狗來替換動物，不會影響程序的正常運(yùn)行。依賴倒置原則依賴抽象程序模塊不應(yīng)該依賴于具體實(shí)現(xiàn)，而應(yīng)該依賴于抽象接口。通過接口來定義依賴關(guān)系，而不是具體的類。面向接口編程通過接口編程，降低模塊之間的耦合度。降低代碼修改帶來的影響，提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。接口隔離原則接口精簡避免臃腫的接口，應(yīng)該將接口細(xì)化成更小的、更具體的接口。代碼解耦減少對具體實(shí)現(xiàn)的依賴，提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。靈活組合通過組合多個小型接口來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，更靈活地滿足不同需求。合成復(fù)用原則11.類類的合成使用關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過組合其他對象來實(shí)現(xiàn)新的功能。22.重用通過組合已經(jīng)存在的類，可以避免重復(fù)代碼，提高代碼復(fù)用率。33.靈活合成關(guān)系可以讓類更靈活，便于修改和擴(kuò)展。44.耦合合成可以降低類之間的耦合度，提高代碼的可維護(hù)性。設(shè)計模式簡介設(shè)計模式是軟件開發(fā)中反復(fù)出現(xiàn)的問題的解決方案。它們提供了一種通用的解決方案，以解決特定設(shè)計問題。設(shè)計模式可以幫助提高代碼的可重用性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。創(chuàng)建型模式抽象工廠模式提供一個創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的接口，而無需指定具體的類。建造者模式將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與其表示分離，使同一個構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。工廠模式定義一個創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個類。工廠方法使一個類的實(shí)例化延遲到子類。原型模式使用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對象的種類，并且通過復(fù)制這些原型創(chuàng)建新的對象。結(jié)構(gòu)型模式適配器模式將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口。適配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。裝飾器模式動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責(zé)。裝飾器模式提供了一種比繼承更加靈活的擴(kuò)展對象功能的方式。代理模式為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。代理模式可以用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程代理、虛擬代理、保護(hù)代理等。外觀模式提供一個統(tǒng)一的接口來訪問子系統(tǒng)中的一組接口。外觀模式簡化了客戶程序與子系統(tǒng)的交互。行為型模式策略模式定義一系列算法，將每個算法封裝起來，并使它們可以互相替換。模板方法模式定義一個操作中的算法骨架，并將一些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變算法的結(jié)構(gòu)即可重新定義算法的某些特定步驟。觀察者模式定義對象間一對多的依賴關(guān)系，以便一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有