面向对象基础知识(含义、修饰符、三大特性)

面向对象基础介绍

  C#是纯粹的面向对象编程语言,它真正体现了“一切皆为对象”的精神。在C#中,即使是最基本的数据类型,如int,double,bool类型,都属于System.Object(Object为所有类型的基类)类型。此外,使用C#编程,不会存在与游离于对象之外的属于过程的东西。因此,学习C#,就必须具有面向对象思想。

类:所有对象抽象出来的东西(类里面有成员变量,成员属性,成员方法)
对象:是类实例化出来的个体

1.  什么是对象?

   对象的定义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。

因此面向对象这个对象,指的是客体。所谓客体是指客观存在的对象实体和主观抽象的概念。(摘自@赵学智《什么是对象?为什么要面向对象?该怎么面向对象》)

     由此可见,对象就是一个客体,很多人认为类就是一个对象,但准确来说,对象是以类为模板创建出来的,“对象”与“类的实例”是对应的。像我们平常在编程时经常会new一个对象出来,这个方法就是将抽象的类具体化为一个对象,对象是灵活的,可以被自由定义的。

     创建对象是简化编程方法的必需品,所以面向对象是编程的一个重要思想。

     要理解面向对象,就要从结构性编程入手——功能分解法。即将一个大的问题分解为几个小的问题,再分解为更细小的问题,直到得到的问题可以用一个函数来实现为止

 在学习中得知,对象就是变量和相关的方法的集合。其中变量表明对象的属性,方法表明对象所具有的行为。一个对象的变量构成了这个对象的核心,包围在它外面的方法使这个对象和其他对象分离开来。例如:我们可以把汽车抽象为一个对象,用变量来表示它当前的状态,如速度、油量、型号、所处的位置等,它的行为则为上面提到的加速、刹车、换档等。操作汽车时。不用去考虑汽车内部各个零件如何运作的细节,而只需根据汽车可能的行为使用相应的方法即可。实际上,面向对象的程序设计实现了对象的封装,使我们不必关心对象的行为是如何实现的这样一些细节。通过对对象的封装,实现了模块化和信息隐藏。有利于程序的可移植性和安全性,同时也利于对复杂对象的管理。

  有时对象可能不包含任何数据,而是只包含函数,表示一个过程。

2.  什么是类?

  通常将属性及行为相同或相似对象归为一类。类可以看成是对象的抽象,代表了此类对象所具有的共同属性和行为。典型的类是“人类”,表明人的共同性质。

  类是对一组具有相同特征的对象的抽象描述,所有这些对象都是这个类的实例。在C#中,类是一种数据类型,而对象是该类型的变量,变量名即是某个具体对象的标示名。

3.类成员的修饰符

主要分为protect/private/public三大类。

private:只能被自身的实例方法所使用。

protect:是属于受保护的,外界类不能对其访问,但其子类可以访问。

public:公有的,外部皆可访问。

3.类属性(成员属性)和字段(成员变量)

  通过属性和字段可以访问对象中包含的数据。对象数据可以区分不同的对象,因为同一个类的不同对象可能在属性和字段中存储了不同的值。包含在对象中的不间数据统称为对象的状态。

  信息可以存储在字段和属性中,作为string变量、int变量等。但是,属性与字段是不同的,属性不能直接访问数据。一般情况下,在访问状态时最好提供属性,而不是字段,因为这样可以更好地控制整个过程,而使用它们的语法是相同的。

  对属性的读写访问也可以由对象来明确定义。某些属性是只读的,只能查看它们的值,而不能改变仑们(至少不能直接改变)。还可以有只写的属性,其操作方式类似。

  除了对属性的读写访问外,还可以为字段和属性指定另—种访问许可,这种可访问性确定了什么代码可以访问这些成员,它们是可用于所有的代码(公共),还是只能用于类中的代码(私有),或者更复杂的模式。常见的情况是把字段设置为私有,通过公共属性访问它们。

4.方法

  对象的所有行为都可以用方法来描述,在C#中,方法就是对象中的函数。

  方法用于访问对象的功能,与字段和属性—样:方法可以是公共的或私有的,按照需要限制外部代码的访问。它们常常使用对象状态——访问私有成员。

  实际上,C#中的所有东西都是对象。控制台应用程序中的Main()函数就是类的一个方法。前面介绍的每个变量类型都是一个类。前面使用的每个命令都是一个属性或方法。

面向对象的四大基本特性

 从理论上说,面向对象技术拥有四大基本特性:封装、抽象、继承、多态。

一、封装

  这是一种隐藏的特性。可以用一个公式来展示类的封装特性:

  封装的类=数据  +  对此数据进行的操作(即算法)

  通俗的说,封装就是:包起外界不必要知道的东西,只向外界展露可供展示的东西。

  在面向对象理论中,封装这个概念拥有更为宽广的含义。小到一个简单的数据结构,大到一个完成的软件子系统,静态的如某个软件系统要收集数据信息项,动态的如某个工作处理的流程,都可以封装到一个类中。

  具备这种封装的意识,是掌握面向对象分析与设计技巧的关键

二、抽象

  说到抽象,不得不说现代科学技术的基础——数学。

  数学是一门抽象的科学,面对着纷繁复杂的世间万物,数学不理会各种事物的独特特性,而只抽取他们在数量上的特性,深刻揭示了世间万物在数量上表现出的共同规律,抽象正是数学的本质特性。

  数学的一个分支——离散数学是计算机科学的根基之一,因此,计算机科学从诞生之日起,就与数学有着密不可分的联系,抽象思维也是计算机科学的主要思维方法之一。

  在使用面向对象的方法设计一个软件系统时,首先就要区分出现实世界中的事物所属的类型,分析他们拥有哪些性质与功能,再将它们抽象为在计算及虚拟世界中才有意义的实体类,在程序运行时,由类创建出对象,用对象之间的相互合作关系来模拟真实世界中事物的相互关联。

  从真实世界到计算机虚拟世界的转换过程中,抽象起到了关键的作用。

三、继承:

  继承是面向对象编程最重要的特性之—。任何类都可以从另—个类继承,这就是说,这个类拥有它继承的类的所有成员。在面向对象编程中,被继承(也称为派生)的类称为父类(也称为基类)。注意C#中的对象仅能派生于一个基类。

  公共汽车、出租车、货车等都是汽车,但它们是不同的汽车,除了具有汽车的共性外,它们还具有自己的特点,如不同的操作方法,不同的用途等。这时我们可以把它们作为汽车的子类来实现,它们继承父类(汽车)的所有状态和行为,同时增加自己的状态和行为。通过父类和子类,我们实现了类的层次,可以从最一般的类开始,逐步特殊化,定义一系列的子类。同时,通过继承也实现了代码的复用,使程序的复杂性线性地增长,而不是呈几何级数增长。

  在继承一个基类时,成员的可访问性就成为一个重要的问题。派生类不能访问基类的私有成员,但可以访问其公共成员。不过,派生类和外部的代码都可以访问公共成员。这就是说,只使用这两个可访问性,不仅可以让一个成员被基类和派生类访问,而且也能够被外部的代码访问。为了解决这个问题,C#提供了第三种可访问性:protected,只有派生类才能访问protected成员

  除了成员的保护级别外,我们还可以为成员定义其继承行为。基类的成员可以足虚拟的,也就是说,成员可以由继承它的类重写。派生类可以提供成员的其他执行代码。这种执行代码不会删除原来的代码,仍可以在类中访问原来的代码,但外部代码不能访问它们。如果没有提供其他执行方式,外部代码就访问基类中成员的执行代码。虚拟成员不能是私有成员。

  基类还可以定义为抽象类。抽象类不能直接实例化。要使用抽象类,必须继承这个类,抽象类可以有抽象成员,这些成员在基类中没有代码实现,所以这些执行代码必须在派生类中提供。

  类可以是密封的。密封的类不能用作基类,所以也没有派生类。

四、多态

  多态是面向对象程序设计的又一个特性。在面向过程的程序设计中,主要工作是编写一个个的过程或函数,这些过程和函数不能重名。例如在一个应用中,需要对数值型数据进行排序,还需要对字符型数据进行排序,虽然使用的排序方法相同,但要定义两个不同的过程(过程的名称也不同)来实现。

  在面向对象程序设计中,可以利用“重名”来提高程序的抽象度和简洁性。首先我们来理解实际的现象,例如,“启动”是所有交通工具都具有的操作,但是不同的具体交通工具,其“启动”操作的具体实现是不同的,如汽车的启动是“发动机点火——启动引擎”、“启动”轮船时要“起锚”、气球飞艇的“启动”是“充气——解缆”。如果不允许这些功能使用相同的名字,就必须分别定义“汽车启动”、“轮船启动”、“气球飞艇启动”多个方法。这样一来,用户在使用时需要记忆很多名字,继承的优势就荡然无存了。为了解决这个问题,在面向对象的程序设计中引入了多态的机制。

  多态是指一个程序中同名的不同方法共存的情况。主要通过子类对父类方法的覆盖来实现多态。这样一来,不同类的对象可以响应同名的方法来完成特定的功能,但其具体的实现方法却可以不同。例如同样的加法,把两个时间加在一起和把两个整数加在一起肯定完全不同。

  通过方法覆盖,子类可以重新实现父类的某些方法,使其具有自己的特征。例如对于车类的加速方法,其子类(如赛车)中可能增加了一些新的部件来改善提高加速性能,这时可以在赛车类中覆盖父类的加速方法。覆盖隐藏了父类的方法,使子类拥有自己的具体实现,更进一步表明了与父类相比,子类所具有的特殊性。

  多态性使语言具有灵活、抽象、行为共享的优势,很好地解决了应用程序函数同名问题。

  注意:并不是只有共享同一个父类的类才能利用多态性。只要子类和孙子类在继承层次结构中有一个相同的类,它们就可以用相同的方式利用多态性。

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