第8章面向对象设计

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”。

}
return temp;
}
char* max(char *a[], int n)
{
char* p=a[0];
for (int i=1; i<n; i++)
{
if(strcmp(p, a[i])==-1) p=a[i];
}
return p;
}
int main()
{
int a[5]={1, 9, 0, 23, -45};
float b[5]={1.1, 9.9, 0, 23.4, -45.6};
double c[5]={5.5, 9.9, 2.2, 3.3, -1.1};
char d[5]={'A', 'G', 'B', 'H', 'D'};
char* str[5]={"A", "G", "B", "H", "D"};
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template <typename T, int size>
T max(T a[])
{
T temp=a[0];
for (int i=1; i<size; i++)
{
if (temp<a[i]) temp=a[i];
1．设计一个函数模板，实现两数的交换，并用int、float、double、char类型的数据进行测试。
#include <iostream>

(2) 块状组织 把系统垂直地分解成若干个相对独立的、弱耦 合的子系统/块，每块提供一种类型的服务。
采用层次与块状的混合结构
3. 设计(分布式)系统的拓扑结构 由子系统组成完整的系统时，典型的拓扑结构 有管道形、树形、星形等。设计者应该采用与问题 结构相适应的、尽可能简单的拓扑结构，以减少子 系统之间的交互数量。
3. 设计简单的类 小而简单的类便于开发和管理(高内聚)。为使 类保持简单，应该注意以下几点。 (1) 避免包含过多的属性：完成的功能可能太多了。 (2) 有明确的定义：任务应该简单。 (3) 简化对象之间的合作关系。如果需要多个对象 协同配合才能做好一件事，则破坏了类的简明性和 清晰性。 (4) 不要提供太多服务。典型地，一个类提供的公 共服务不超过7个。
层次图、结 构图、流程 图、N-S图、 PAD图、判 定表、判定 树等
面向对象设计方法比结构化设计方法更具有优势， 9/71 使用范围更广。
内容摘要
• • • • • 面向对象设计方法概述 面向对象设计原则 面向对象设计的启发规则 系统设计 对象设计
10/237
面向对象设计原则
• 强调模块化、抽象化、信息隐蔽、高内聚低耦合、复用性等 设计准则。
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什么是面向对象设计（OOD）？
（二）现今（90年代后）的OOD • 面向对象的设计（OOD）就是在OOA模型的基础上运 用面向对象方法进行系统设计，目标是产生一个符合具 体实现条件的OOD模型。
OOD的特点： • 1、以面向对象的分析为基础，一般不依赖结构化分析。 • 2、与相应的OOA方法共同构成一种OOA&D方法体系。 OOA和OOD采用一致的概念和原则，但属于软件生命 周期的不同阶段，有不同的目标及策略。 • 3、较全面地体现面向对象方法的概念与原则。 • 4、大多数方法独立于编程语言，通过OOA&D所得到 的系统模型可以由不同的编程语言实现。

1.1在C++中，三种派生方式的说明符号为public、private、protected不加说明，则默认的派生方式为private。

1.2当公有派生时，基类的公有成员成为派生类的公有成员；保护成员成为派生类的保护成员；私有成员成为派生类的不能直接访问成员。

当保护派生时，基类的公有成员成为派生类的保护成员；保护成员成为派生类的保护成员；私有成员成为派生类的不能直接访问成员。

1.3 派生类的构造函数一般有3项工作要完成：首先基类初始化，其次成员对象初始化，最后执行派生类构造函数体。

1.4多继承时，多个基类中的同名的成员在派生类中由于标识符不唯一而出现二义性。

在派生类中采用虚基类或作用域分辨符来消除该问题。

2．简答题2.1 派生类如何实现对基类私有成员的访问？2.2什么是类型兼容规则？2.3派生类的构造函数是怎样的执行顺序，析构函数的执行顺序是如何实现的？2.4继承与组合之间的区别与联系是什么？2.5什么是虚基类？它有什么作用？含有虚基类的派生类的构造函数有什么要求，什么是最远派生类，建立一个含有虚基类的派生类的对象时，为什么由最远派生类的构造函数负责虚基类的初始化？3．选择题3.1下面对派生类的描述中，错误的是（D ）。

A．一个派生类可以作为另外一个派生类的基类B．派生类至少有一个基类C．派生类的成员除了它自己的成员外，还包含了它的基类的成员D．派生类中继承的基类成员的访问权限到派生类中保持不变3.2下列对友元关系叙述正确的是（A）。

A．不能继承B．是类与类的关系C．是一个类的成员函数与另一个类的关系D．提高程序的运行效率3.3当保护继承时，基类的（B）在派生类中成为保护成员，不能通过派生类的对象来直接访问。

A．任何成员B．公有成员和保护成员C．公有成员和私有成员D．私有成员3.4设置虚基类的目的是（B）。

A．简化程序B．消除二义性C．提高运行效率D．减少目标代码3.5在公有派生情况下，有关派生类对象和基类对象的关系，不正确的叙述是（ C ）。