第八章 类和对象(3)
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第八章面向对象的设计方法本章采用基于UML的面向对象设计方法的将分析模型转换为设计模型。
如第五章所述,面向对象的分析模型主要由顶层架构图、用例与用例图、领域概念模型构成;设计模型则包含以包图表示的软件体系结构图、以交互图表示的用例实现图、完整精确的类图、针对复杂对象的状态图和用以描述流程化处理过程的活动图等。
为完成这一转换过程,设计人员必须处理以下任务:(1)针对分析模型中的用例,设计实现方案。
实现方案用UML交互图表示。
(2)设计技术支撑设施。
在大型软件项目中,往往需要一些技术支撑设施来帮助业务需求层面的类或子系统完成其功能。
这些设施本身并非业务需求的一部分,但却为多种业务需求的实现提供公共服务。
例如,数据的持久存储服务、安全控制服务和远程访问服务等。
在面向对象设计中,需要研究这些技术支撑设施的实现方式以及它们与业务需求层面的类及子系统之间的关系。
(3)设计用户界面。
(4)针对分析模型中的领域概念模型以及第(2)、(3)两个步骤引进的新类,完整、精确地确定每个类的属性和操作,并完整地标示类之间的关系。
此外,为了实现软件重用和强内聚、松耦合等软件设计原则,还可以对前面形成的类图进行各种微调,最终形成足以构成面向对象程序设计的基础和依据的详尽类图。
面向对象的软件设计过程如图8-1-1所示。
图8-1-1 面向对象的软件设计过程第一节设计用例实现方案UML 的交互图(顺序图、协作图)适于用例实现方案的表示。
因此,本节首先介绍交互图的语言机制,然后探讨用例实现方案的设计方法。
该设计方法包含如下3个步骤:(1)提取边界类、实体类和控制类;(2)构造交互图;(3)根据交互图精华类图。
一、顺序图顺序图用来描述对象之间动态的交互关系,着重表现对象间消息传递的时间顺序。
在顺序图中,参与交互的对象位于顶端的水平轴上,垂直轴表示时间,时间推移的方向是自上而下的。
顺序图中的对象一般以“对象名:类名”的方式标识,但也可以仅采用缩写形式“对象名”或者“:类名”。
课程内容第一章C++语言概述第二章基本数据类型和表达式第三章C++程序的流程控制第四章数组第五章C++函数第六章指针、引用和动态空间管理第七章结构和联合第八章类与对象第九章C++流第一章C++语言概述1.1C++语言的简史1.1.1 C语言1972年贝尔实验室C语言特点➢优点:高效、灵活、功能丰富、表达力强、一致性好➢局限性:●类型检查机制相对较弱,程序中的错误不能再编译时发现;●不支持代码重用。
1.1.2 C++语言20世纪80年代贝尔实验室C++是C语言的扩充,主要的扩充功能:●支持数据抽象●支持面向对象的设计及编程●改进了C语言中的若干不足之处1.2简单C++程序例1#include<iostream.h> //预处理命令,头文件void main() //主函数{int a,b; //定义变量cout<<”Enter two integer.”; //在标准输出设备上输出cin>>a>>b; //从标准输入设备上输入int result;result<<”\n The sum of”<<a<<”+”<<b<<”=”<<result<<endl;}字母区分大小写1.2.1注释:/*传统的C语言注释方法,注释内容可以再多行。
*///C++新增的注释方法,注释内容从//开始,到行末结束。
1.2.2 包含文件及头文件将其他文件中的源程序插入当前文件的#include语句位置中。
被包含文件一般称为头文件。
头文件扩展名一般为.h。
#include<文件名>头文件在编译系统的INCLUDE目录中查找。
#include”文件名”头文件现在当先目录查找,而后再在编译系统的INCLUDE目录中查找。
1.2.3 标准输入与输出在iostream.h中定义有两个对象:标准输入对象cin,用于从标准输入设备读入数据(一般指键盘)。
第三章类与对象§3—1 面向对象§3—2 类的定义§3—3 对象的定义§3—4 对象的初始化§3—5 特殊类§3—6 特殊对象§3—7 特殊成员§3—8复杂对象§3—9 类类型转换§3—10 友元§3—1 面向对象一.面向对象面向对象本质上是一种自然合理的思维方法,是一种通过模仿人类建立现实世界模型的习惯思维方式和表达方式,运用对象、类、封装、继承、消息、多态性等概念来构造系统的软件开发方法,它包含面向对象的分析、设计、编程、测试和维护等过程。
它从研究的客观事物出发,将它们抽象为系统中的对象,作为构成系统的基本单位,并尽可能隐蔽对象的内部细节,再把具有相同属性和服务的对象抽象为类。
从客观事物出发,经过不同层次上的抽象得到基类和它的派生类,派生类继承基类的属性和服务,实现了共享。
类中的大多数数据只能用本类的方法进行处理,类通过一个简单的外部接口与外界发生关系,对象与对象之间通过消息进行通信。
向不同对象发送同一消息,可产生不同的行为二.面向对象的三大特性1.封装性:是基础是把对象的属性和服务结合成一个独立的系统单位,并尽可能隐藏对象的内部细节,只保留有限的对外接口使之与外部发生联系,其目的是有效地实现信息隐藏,它是软件设计模块化、软件复用、软件维护的基础对象和类是封装性的体现。
类是对若干对象的抽象描述,对象是它所属类的实例对象:是用来描述客观事物的一个实体,是问题域中客观事物的抽象表示,是用来构成系统的基本单位,由一组属性和行为构成对象属性:表示客观事物的静态特性,一般用数据表达对象行为:描述客观事物的动态特性,即事物的行为,一般用函数(方法)来表达类:是一种用户自定义的抽象数据类型,包含属性和服务两部分,它为该类的所有对象提供一种统一的抽象描述2.继承性:是关键派生类继承基类的属性和服务,派生类自身还有新的属性和服务继承机制既可避免公用代码的重复开发,减少代码和数据冗余,又可通过增强一致性来减少模块间的接口和界面继承有单继承和多继承,继承有传递性3.多态性:是补充即同一接口,多种方法;相同界面,多种实现指同一个名字对应着多种不同的行为或实现或不同对象收到相同的消息时,产生不同的行为多态性有两种:编译时的多态性:重载,包括函数和运算符重载运行时的多态性:动态联编,即同一属性或行为在基类及其各个派生类中具有不同的语义多态性使高层代码只写一次而在低层可多次复用,提高了程序设计的灵活性和效率三、基本术语1.抽象对一类具体事物共性的描述,即从一类事物中抽取共同的本质特点成为概念2.消息即成员函数的调用是向对象发出的服务请求,它包含提供服务的对象标识、服务标识以及输入信息和回答信息消息的接收者是提供服务的对象,它对外提供的每一种服务是按消息格式规定好的消息协议,该消息协议就是其服务的具体功能,即通过函数体来实现的一条完整的消息包含如下内容:①消息的接收者:对象标识②服务标识:函数名③符合消息协议要求的参数:函数实参表§3—2 类的定义一、类面向对象程序设计=对象+对象+对象对象=算法+数据结构类:是对某一类对象的抽象,它由概括了一组对象共同性质的数据和函数组成是一种用户自定义的抽象数据类型,它具有对数据的抽象性、隐藏性和封装性对象:是某一个类的实例,是对现实世界中真实对象的模拟现实世界是一个对象的世界,任何对象都具有一定的属性和操作,总能用数据结构与算法两者合一地来描述二、类的定义1.类的定义(1)说明部分用于类中成员作说明,告诉使用者“干什么”:①数据成员说明:对象的属性、状态、特征②成员函数说明:对象的行为、操作、服务、方法(2)实现部分用来实现成员函数,告诉使用者“怎么干”即提供成员函数的函数体2.具体定义格式:class 类名{public:成员函数和数据成员的说明或实现protected:成员函数和数据成员的说明或实现private:数据成员和成员函数的说明或实现};各个成员函数的实现说明:(1)类名:用户自定义的标识符,应有一定英文含义,类名本身就是类型名(2)类体:“{ }”括起来的部分,凡在其中实现的成员函数均为内联函数(3)访问权限修饰符:①public:公有访问属性,这种成员可以被任意函数访问(使用),提供类的接口功能②protected:保护访问属性,这种成员只能被本类的成员函数和友元函数以及派生类中的成员函数和友元函数访问(使用)③private:私有访问属性,这种成员只能被本类的成员函数和友元函数访问(使用)(4)当把私有成员的声明放于类体最前时,private可省略,即缺省(默认)访问权限为private(5)三种访问权限符在类体中的出现顺序可任意,也可出现多次或不出现(6)在类体中不允许对声明的数据成员进行初始化(7)在定义类的成员函数时,也可对形参设置默认值。
对象和类的区别与联系在面向对象编程(Object-oriented programming, OOP)中,对象和类是两个重要的概念。
它们之间既有区别,又有联系。
本文将从几个方面来探讨对象和类的区别与联系。
一、定义和特点对象是类的实例化结果,是类的具体表现。
它具有状态(属性)和行为(方法),可以进行数据的存储和处理。
对象可以是实物,如一辆汽车;也可以是抽象的,如一个人。
每个对象都有特定的属性和行为,但属性值可以在不同的对象之间有所变化。
类是对象的抽象描述,是具有相同属性和行为的一组对象的集合。
类定义了对象的共同特征和行为模式。
它包含了对象的属性和方法的声明,但不包含具体的数据。
类是创建对象的模板,在类的基础上可以创建多个对象。
二、关系1. 单向关系:类和对象之间是单向的关系,类可以创建对象,对象则不能创建类。
2. 多对多关系:一个类可以创建多个对象,多个对象可以属于同一个类。
3. 继承关系:类可以通过继承关系来派生子类,子类可以继承父类的属性和方法,并可以扩展和重写父类的功能。
三、区别1. 定义方式:对象是通过类的构造函数来创建的,使用“new”关键字可以实例化一个对象;而类是通过class关键字来定义的,使用类名可以创建多个对象。
2. 范围:对象是类的实例,是类的子集;而类是对象的模板,在类的基础上可以创建多个对象。
3. 数据共享:同一个类的多个对象之间可以共享类的静态属性和方法;而对象的非静态属性和方法是各自独立的。
4. 属性和方法的调用:对象通过“对象名.属性名”或“对象名.方法名(参数)”的方式来调用自身的属性和方法;而类是通过“类名.属性名”或“类名.方法名(参数)”的方式来调用类的属性和方法。
四、联系对象和类是紧密相关的,它们之间有如下联系:1. 对象的创建依赖于类,类提供了对象的模板和行为规范。
2. 对象是类的实例,类描述了对象所具有的属性和方法。
3. 类可以通过创建多个对象来实现代码的复用和灵活性。
第八章类和对象复习题第八章类和对象复习题1.系统为每个类提供一个this指针,在类的成员函数内,通过this指针可以间接访问这个类的( )所有成员C.友元类的public成员D.所有派生类中的public成员2.如果在class类的定义中既不指定private,也不指定public,则系统就默认为( )A. privateB. publicC. protectedD. 不确定3. 对静态数据成员的描述, 正确的是( )A. 静态数据成员可以在类体内进行初始化B. 静态数据成员不可以被类的对象调用C. 静态数据成员不能受private控制符的作用D. 静态数据成员可以直接用类名调用4. 下面叙述错误的是( )A. 基类的protected成员在派生类中仍然是protected的B. 基类的protected成员在public派生类中仍然是protected的C. 基类的protected成员在private派生类中是private的D. 基类的protected成员不能被派生类的对象访问5.对于友元函数的描述,正确的是( )A. 友元函数的实现必须在类的内部定义B. 友元函数是类的成员函数C. 友元函数破坏了类的封装性和隐藏性D. 友元函数不能访问类的私有成员6.关于内联函数的描述,正确的是( )A.使用内联函数可以缩短程序代码,减少占用的内存空间B.使用内联函数可以减少函数调用时入栈和出栈的时间和空间开销,但是会使程序的代码量增加C.内联函数只能在类的内部进行声明和定义,不能作为全局函数D.内联函数可以做虚函数7. 类是对象的( )A. 具体B. 抽象C. 封装D. 多态8. struct声明类时,若不作private或public声明,系统默认为( )A. privateB. publicC. protectedD. 不能确定9.引入内联函数的主要目的是( )A.缩短程序代码,少占用内存空间B.既可以保证程序的可读性,又能提高程序的运行效率C.占用内存空间少,执行速度快D.使程序的结构比较清晰10. 类的具体表现是通过定义来操作的。
什么是对象?对象与类的关系?对象的声明和使⽤你听过这个笑话吗?你有对象吗?没有的话就new⼀个吧!但是此对象⾮彼对象哦~1.什么是对象?Java是⼀门⾯向对象的语⾔(OOP),在Java中,有⼀句话叫:万事万物皆为对象。
我们⽣活中的每⼀件东西都可以看作是⼀个对象,包括我们本⾝都是⼀个对象。
这是⼀种抽象的思想,我们将⼀件事物提取出特征和⾏为,将特征定义为属性,将⾏为封装成⽅法。
如,⼀个⼈,特征有姓名、年龄、性别、职业等等,⾏为有吃饭、睡觉、学习等等。
2.什么是⾯向对象?⾯向过程:了解⾯向对象前,先了解⾯向过程。
我们之前所编写的程序都是⾯向过程的,分析解决问题的步骤,然后按照步骤第⼀步做什么,第⼆步做什么......如果将步骤写成了⽅法,就依次调⽤⽅法。
适合处理简单的问题。
⾯向对象:⽽⾯向对象是⼀种抽象的分类的思想,分析解决问题需要从哪⼏个⽅⾯出发,即有哪⼏个分类,然后对这些分类进⾏单独的⾯向过程的思考,每⼀个分类需要具体的完成什么。
⽤于处理复杂的问题。
例:⾯向过程:⼀个⼈要喝⽔,那么他⾸先就看看杯⼦⾥有没有⽔,有的话就喝⽔,没有的话,就倒⽔再喝⽔。
⾯向对象:现在要建⼀栋房⼦,这就更复杂了,⾸先需要分为三⼤类,需要设计⼈员设计图纸,需要建筑⼈员建房⼦,需要装修⼈员装修;⽽设计⼈员怎么设计图纸,建筑⼈员怎么建造,装修⼈员怎么装修⼜是每⼀个分类的具体细节。
⽽我们到最后要⽤Java来完成的东西,肯定是复杂的,所以⾯向对象思想极其重要。
我们主要从以下思考出发:对象有哪些?对象的特征(属性)和⾏为(⽅法)是什么?对象与对象的关系是什么?3.类与对象的关系我们知道,不管使⽤什么思想,Java的代码⼀定是编写在类中的,所以我们的对象也肯定是在类中的,⽽上述我们⼜提到,我们要在类中定义对象的特征(属性)和⾏为(⽅法),所以我们可以总结⾯向对象编程的本质:⾯向对象编程的本质:以类的形式组织代码,以对象的形式组织(封装)数据。
UML 系统建模基础教程课后答案第一章面向对象设计与UML1.填空题(1)UML(2)封装继承多态(3)继承(4)瀑布模型喷泉模型基于组件的开发模型XP 开发模型2. 选择题(1)C(2)A B C D(3)A B C D(4)A B C(5)A1.试述对象和类的关系。
(1)类是具有相同或相似结构、操作和约束规则的对象组成的集合,而对象是某一类的具体化实例,每一个类都是具有某些共同特征的对象的抽象。
类与对象的关系就如模具和铸件的关系,类的实例化结果就是对象,而对一类对象的抽象就是类.类描述了一组有相同特性和相同行为的对象。
第二章UML 通用知识点综述(1)依赖泛化关联实现(2)视图图模型元素(3)实现视图部署视图(4)构造型标记值约束(5)规格说明修饰通用划分2. 选择题(1)D(2)C(3)A(4)A B(5)D(6)1)在UML 中面向对象的事物有哪几种?在UML 中,定义了四种基本的面向对象的事物,分别是结构事物、行为事物、分组事物和注释事物等。
(7)2)请说出构件的种类。
构件种类有:源代码构件、二进制构件和可执行构件。
(8)3)请说出试图有哪些种类。
在UML 中主要包括的视图为静态视图、用例视图、交互视图、实现视图、状态机视图、活动视图、部署视图和模型管理视图。
(9)4)请说出视图和图的关系。
视图和图是包含和被包含的关系。
在每一种视图中都包含一种或多种图。
(10)5)请简述UML 的通用机制。
UML 提供了一些通用的公共机制,使用这些通用的公共机制(通用机制)能够使UML 在各种图中添加适当的描述信息,从而完善UML 的语义表达。
通常,使用模型元素的基本功能不能够完善的表达所要描述的实际信息,这些通用机制可以有效地帮助表达,帮助我们进行有效的UML 建模。
UML 提供的这些通用机制,贯穿于整个建模过程的方方面面。
前面我们提到,UML 的通用机制包括规格说明、修饰和通用划分三个方面。
第三章Rational 统一过程(11)1 )角色活动产物工作流(12)2 )逻辑视图过程视图物理视图开发视图用例视图(13)3)设计开发验证(14)4 )二维(15)5)周期迭代过程里程碑(16) A B C D(17) A C D(18) A C D(19) A B C(20) A B C D(21)1 )请描述迭代过程有几个阶段。