谈面向对象编程OOP——C/C++,C#,Objective C ._嵌入式培训-物联网培训-单片机培训-武汉华嵌科技专业机构

面向对象设计，顾名思义，是以对象为核心。分析出现实世界中对象，这些对象含有状态和行为，其中，状态对应着属性，行为对应着方法。除了静态分析除了对象之外，还要研究这些对象之间的动态关系。

在程序设计中，为了实现上诉的分析，面向对象语言常通过封装，继承，多态等特性来实现面向对象设计的。其中，封装理解起来很简单，有两层意思，一个是把现实世界对象的状态和特性封装起来；另外，对象只允许外部类调用一部分的属性和方法，而保留一些私有的特性供内部使用，向调用客户代码屏蔽对象模型中的一些私有属性；继承，这是面向对象语言最常提到的概念，目的是实现代码的复用；多态，这个特性是用同样的一个接口，来调用不同的对象的方法。多态主要是抽象的表现，向调用客户代码屏蔽复杂的对象模型，使程序更具有扩展性。

那么，我们在学习一种新的面向对象语言的时候，通常，首先包括语言的基本变量，逻辑控制分支，函数定义，其次主要的就为揭示语言是如何支持OOP特性的语法，也就是如何支持封装，继承，多态的语法。

1.封装：访问权限问题

C++体系中，字段和方法都用private,protected, public三个不同访问权限级别的关键字来修饰,缺省是private类型；其中，属性和字段没有用关键字加以区分，只能，程序员自己定义方法，来对字段进行灵活权限的访问。

C#中，字段，属性和方法，同样可以通过private,protected,public修饰来控制封装权限，private只能在本类中调用，protected可以在子类中调用，public在外部和内部都可以进行访问。除此之外，还增加了internal的关键字来控制成员在模块间的访问级别，但要注意internal只能和其他三个访问关键词联合使用。

字段还可以由readonly关键字来修饰，表示字段只能由构造函数或者初始化赋值语句进行赋值。

属性可以用set,get来控制外部的访问，他们也同样可以用private,protected,public来修饰，但受控于属性的整体访问权限。

ObjC中，同样有private protected(可以由其子类进行访问) public的区别，对于字段，缺省属性和C＋＋不同，是protected属性。同样，字段可以申明为@private,@protected,@public的形式，外部访问时@public字段时，可以用（对象->字段）的形式来进行访问。

通常我们都会保留ObjC中字段的缺省访问权限，用属性来对字段进行包装来控制访问权限，objC中有定义属性的关字@property,@synthesize，属性可以用[readwrite(缺省)/ readonly]; [assign/ retain(缺省)/ copy]; [atomicity/ nonatomic]来进行修饰。在ObjC中，属性的实现方式是由编译器自动添加[set<字段>]和[<字段>]的方法来对字段进行访问的，可以用<.>来对属性进行访问，这里一定要注意，属性和字段的区别，属性和对象的retainCount有很大的关系，也就是和内存管理有关系，而字段完全没有此特点。

对象方法的访问权限都是public的，如果需要私有方法，就不要在.h文件中申明，只许在 .m文件中直接进行定义就可以。但ObjC的方法调用，都是通过发送消息来实现的，如果外部客户知道私有方法的函数签名，那么，就可以对此方法进行调用，这一点没有C++和C#语法严谨。再多说一点，申明私有方法的做法在ObjC中有一个很响亮的名字——类别（categary）。是一种可以扩展原有类功能的语法。用此语法可以在编写一个类时，分组（人员，文件)实现，也可以实现非正式委托 (informal protocol)。在C#中，也有同样的用法，C++中没有此特点。

2.继承：复用问题；多态：动态绑定

继承是面向对象编程语言中最重要的应用。这篇文章中，我只谈一下，其中的接口和抽象在三中语言中的用法。关于子类如何继承父类中的字段和方法，读者可以搜索其他文件进行了解。

在C++中，接口和抽象类在形式上没有明显的区别。可以直观的认为包含有纯虚函数（virtual <函数签名>＝0;）的类都是接口类或者抽象类，实际编程中，在意义上是有区别的。纯虚函数在子类中，必须提供实现，才能实例化，纯虚函数可以提供缺省的实现，见下文例子。纯虚函数可以是private, protected, public三种访问类型，子类中，可以修改这些访问类型。

在C++中，可以多重继承，这是其他两种语言中所没有的特性，同时，也引入了钻石结构的缺点，引入了virtual虚继承。这也是C＋＋没有很好的区分接口类和抽象类的后果。

[cpp] view plaincopyprint?

class IDicomFunction//当作接口
{
public:
virtual void Exp2File() = 0;
virtual void Exp2Disk() = 0;
virtual void Exp2Film() = 0;
};
void IDicomFunction::Exp2Disk()//表示接口是必须被重写的（有协议意思），而且还提供了缺省实现（有复用的意思）：接口和缺省实现实现分离
{
cout<<"IDicomFunction Exp2File is called"<<endl;
}
class CPerson
{
protected://可以修改访问说明符
virtual void Say()
{
cout<<"CPerson Say is called"<<endl;
}
};
class CPatient: public CPerson, public IDicomFunction
{
public :
void Say()
{
cout<<"patient say CPatient called"<<endl;
CPerson::Say();
}
void Exp2File()//无论是否写virtual关键字，此函数是虚函数的属性都不会更改
{
IDicomFunction::Exp2Disk();//
cout<<"exp 2 file CPatient is called"<<endl;
}
virtual void Exp2Disk()
{
cout<<"exp 2 disk CPatient is called"<<endl;
}
virtual void Exp2Film()
{
cout<<"exp 2 film CPatient is called"<<endl;
}
};
class CChinaPatient:public CPatient
{
private:
void Exp2File()//改变CChinaPatient的访问权限
{
cout<<"chinaPatient is called"<<endl;
CPatient::Exp2File();
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
CPatient* pPatient = new CChinaPatient;
pPatient->Exp2File();//可以调用CChinaPatient中的私有函数
system("pause");
return 0;
}

class IDicomFunction//当作接口
{
public:
	virtual void Exp2File() = 0;
	virtual void Exp2Disk() = 0;
	virtual void Exp2Film() = 0;
};

void IDicomFunction::Exp2Disk()//表示接口是必须被重写的（有协议意思），而且还提供了缺省实现（有复用的意思）：接口和缺省实现实现分离
{
	cout<<"IDicomFunction Exp2File is called"<<endl;
}

class CPerson
{
protected://可以修改访问说明符
	virtual void Say()
	{
		cout<<"CPerson Say is called"<<endl;
	}
};

class CPatient: public CPerson, public IDicomFunction
{
public :
	void Say()
	{
		cout<<"patient say CPatient called"<<endl;
		CPerson::Say();
	}
	void Exp2File()//无论是否写virtual关键字，此函数是虚函数的属性都不会更改
	{
		IDicomFunction::Exp2Disk();//
		cout<<"exp 2 file CPatient is called"<<endl;
	}
	virtual void Exp2Disk()
	{
		cout<<"exp 2 disk CPatient is called"<<endl;
	}
	virtual void Exp2Film()
	{
		cout<<"exp 2 film CPatient is called"<<endl;
	}
};

class CChinaPatient:public CPatient
{
private:
	void Exp2File()//改变CChinaPatient的访问权限
	{
		cout<<"chinaPatient is called"<<endl;
		CPatient::Exp2File();
	}
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	CPatient* pPatient = new CChinaPatient;
	pPatient->Exp2File();//可以调用CChinaPatient中的私有函数
	system("pause");
	return 0;
}

C#中，对接口和抽象在形式上区分了开来，接口类是通过关键字interface来修饰，抽象类是通过abstract关键字修饰(包含有抽象函数的类，即为抽象类)。C#中规定，子类只能继承于一个父类，也就是一个子类只能is a一个父类，但可以遵循多个接口(协议)。类中函数用virtual修饰就是虚函数，必须提供函数主体，供子类进行覆盖或继承。

用abstract来修饰即为抽象函数（不能提供函数体实现，假设可以提供函数体实现，也是没有意义的。因为，抽象类不能实例化，且抽象函数必须被覆盖（override），那么，当调用抽象函数时，就必定是子类的覆盖后的函数体实现）#1，子类必须进行（override）覆盖#2。

其中，在C#中，abstract或者virtual函数不能是private访问类型#3，而且在覆盖父类虚函数或者抽象函数时，不能修改覆盖函数的访问修饰符#4。

接口类的含义是一组协议，需要实体类进行遵守。其所有的函数都是共有类型，在函数申明前不能加任何访问修饰符#5。

在C#继承语法中，虚函数和函数其实是一类函数，是可以相互转化的。即，虚函数可以被子类隐藏为一个一般函数，使函数失去多态特性；同时，一般函数也可以被子类隐藏为虚函数，而具有了多态特性；同时，隐藏函数时，访问权限是可以被修改的#6。也就是说，要想实现多态，必须要添加override关键字，在override的修饰下，访问权限是绝不能被修改的。此特性和C++相悖，C++中，一朝被定义为virtual函数，一直都是虚函数，无论在子类中，是否加入virtual关键字，都是具有多态特性的。

[csharp] view plaincopyprint?

interface ExpDcm
{
//public void ExpDcmFuction ();//#5错误
void ExpDcmFuction ();
void ExpDcm2Pacs ();
void ExpDcm2Film ();
void ExpDcm2MediaDisk ();
}
public abstract class Person
{
private string name ;
public string Name
{
get
{
return name ;
}
set
{
name = value ;
}
}
protected abstract void Bing ();
public abstract void Call();//#1不能提供函数体
//private abstract void Bing ();//#3编译错误，抽象函数不能被私有访问符修饰
}
public class Patient : Person, ExpDcm
{
//protected override void Call ()//#4不能修改继承而来函数体的访问级别
public override void Call()//#2实现抽象函数
{
Console.WriteLine (@"call is called");
}
public void ExpDcmFuction()//实现接口
{
Console.WriteLine(@"patient exp dcm function is call" );
}
public virtual void ExpDcm2Pacs() //实现接口，并且增加虚函数属性
{
Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to pacs" );
}
public virtual void ExpDcm2Film() //实现接口，并且增加虚函数属性
{
Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to film" );
}
void ExpDcm .ExpDcm2MediaDisk()//只能通过接口来访问，不能添加public 属性
{
Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to disk" );
}
public void GetId()
{
Console.WriteLine (@"the patient GetId is call");
}
}
public class ChinaPatient :Patient
{
new protected virtual void GetId ()//#6虚函数覆盖一般函数，使函数具有多态特性；并且修改访问类型
{
Console .WriteLine ( @"china patient GetId called" );
}
public override void Call()//实现抽象函数
{
Console.WriteLine (@"china patient is called");
}
new protected void ExpDcmFuction()//隐藏一般函数，可修改隐藏函数的访问类型
{
Console.WriteLine(@"ch patient exp dcm is call");
}
new public virtual void ExpDcm2Pacs() //隐藏父类虚函数
{
Console.WriteLine(@"china patient exports dcm file and send to pacs");
}
public override void ExpDcm2Film()//重写父类虚函数
{
Console.WriteLine(@"china exports dcm file and send to film");
}
}

    interface ExpDcm
    {
        //public void ExpDcmFuction ();//#5错误
        void ExpDcmFuction ();
        void ExpDcm2Pacs ();
        void ExpDcm2Film ();
        void ExpDcm2MediaDisk ();
    }
   public abstract class Person
    {
        private string name ;
        public string Name
        {
            get
            {
                return name ;
            }
            set
            {
                name = value ;
            }
        }
          protected abstract void Bing ();
        public abstract void Call();//#1不能提供函数体
        //private abstract void Bing ();//#3编译错误，抽象函数不能被私有访问符修饰
    }
  public class Patient : Person, ExpDcm
    {
          //protected override void Call ()//#4不能修改继承而来函数体的访问级别
        public override void Call()//#2实现抽象函数
        {
            Console.WriteLine (@"call is called");
        }
        public void ExpDcmFuction()//实现接口
        {
            Console.WriteLine(@"patient exp dcm function is call" );
        }
        public virtual void ExpDcm2Pacs() //实现接口，并且增加虚函数属性
        {
            Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to pacs" );
        }
        public virtual void ExpDcm2Film() //实现接口，并且增加虚函数属性
        {
            Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to film" );
        }
        void ExpDcm .ExpDcm2MediaDisk()//只能通过接口来访问，不能添加public 属性
        {
            Console.WriteLine(@"patient exports dcm file and send to disk" );
        }
         public void GetId()
        {
            Console.WriteLine (@"the patient GetId is call");
        }
    }
    public class ChinaPatient :Patient
    {
         new protected virtual void GetId ()//#6虚函数覆盖一般函数，使函数具有多态特性；并且修改访问类型
        {
            Console .WriteLine ( @"china patient GetId called" );
        }
        public override void  Call()//实现抽象函数
        {
            Console.WriteLine (@"china patient is called");
        }
        new protected void ExpDcmFuction()//隐藏一般函数，可修改隐藏函数的访问类型
        {
            Console.WriteLine(@"ch patient exp dcm is call");
        }
        new public virtual void ExpDcm2Pacs() //隐藏父类虚函数
        {
            Console.WriteLine(@"china patient exports dcm file and send to pacs");
        }
        public override void ExpDcm2Film()//重写父类虚函数
        {
            Console.WriteLine(@"china exports dcm file and send to film");
        }
    }

还有partical的用法，也可以复用代码；

ObjC中，没有虚函数之说，因为在ObjC的世界里，所有的函数都是动态调用的，可参考我之前写的一篇关于ObjC函数调用的文章；而C＋＋的函数有的动态调用，有的是静态调用的，动态调用是通过虚指针和虚表来实现的，算不上优美。

同C＃一样，ObjC中，只能继承于一个类，但同时可以遵循实现多个protocol协议(接口)，在ObjC中，成员函数都是public的，所以，也不同区分访问权限的问题，简单实用。相关的一些代码可以参考以下

[cpp] view plaincopyprint?

#import <Foundation/Foundation.h>
/**实现关于Dicom的相关接口协议
*/
@protocol DcmFunction
@required
-(void) ExpDcm2Pacs;
-(void) ExpDcm2Film;
@optional
-(void) ExpDcm2Disk;
@end
/**person接口
*/
@interface Person: NSObject
{
NSString* strName;
int nAge;
int nSex;//缺省是protected ; 子类中可以进行访问
}
@property(nonatomic, assign) int nAge;//定义属性的一种方式，和字段是相同的名字
@end
/**Patient
*/
@interface Patient:Person<DcmFunction>
{
NSString* strAccessNumber;
}
@property(nonatomic, copy) NSString* access_number;//定义属性的方法，在synthesize中，把字段赋值给属性
-(void) Say;
@end
/**.m文件
*/
@implementation Person
@synthesize nAge;
-(void) Say
{
NSLog(@"Person's Say called");
}
@end
@interface Patient(PrivateMethod)
-(void) GetInstanceUid;
@end
@implementation Patient//给出警告:Method <> in protocol not implemented
@synthesize access_number = strAccessNumber;//属性的定义方式
-(void) GetInstanceUid//定义私有方法，利用的是类别（categary）,在外部可以向此类发送此消息，那么，此类的实例将进行响应
{
NSLog(@"patient get instance uid");
}
-(void) Say
{
NSLog(@"Patient's Say called");
}
//实现接口
-(void) ExpDcm2Pacs
{
NSLog(@"expose to pacs");
}
-(void) ExpDcm2Film
{
NSLog(@"expose to film");
}
@end
/**main
*/
Person* pPatient = [[Patient alloc]init];
if([pPatient respondsToSelector:@selector(GetInstanceUid)] == YES)
{
[pPatient performSelector:@selector(GetInstanceUid)];
}
[pPatient release];

#import <Foundation/Foundation.h>

/**实现关于Dicom的相关接口协议
 */
@protocol DcmFunction
@required
-(void) ExpDcm2Pacs;
-(void) ExpDcm2Film;
@optional
-(void) ExpDcm2Disk;
@end

/**person接口
 */
@interface Person: NSObject
{
    NSString* strName;
    int nAge;
    int nSex;//缺省是protected ; 子类中可以进行访问
}
@property(nonatomic, assign) int nAge;//定义属性的一种方式，和字段是相同的名字
@end

/**Patient
 */
@interface Patient:Person<DcmFunction>
{
    NSString* strAccessNumber;
}
@property(nonatomic, copy) NSString* access_number;//定义属性的方法，在synthesize中，把字段赋值给属性
-(void) Say;
@end
/**.m文件
*/
@implementation Person
@synthesize nAge;
-(void) Say
{
    NSLog(@"Person's Say called");
}
@end

@interface Patient(PrivateMethod)
-(void) GetInstanceUid;
@end

@implementation Patient//给出警告:Method <> in protocol not implemented
@synthesize access_number = strAccessNumber;//属性的定义方式

-(void) GetInstanceUid//定义私有方法，利用的是类别（categary）,在外部可以向此类发送此消息，那么，此类的实例将进行响应
{
    NSLog(@"patient get instance uid");
}
-(void) Say
{
    NSLog(@"Patient's Say called");
}
//实现接口
-(void) ExpDcm2Pacs
{
    NSLog(@"expose to pacs");
}
-(void) ExpDcm2Film
{
    NSLog(@"expose to film");
}
@end
/**main
*/
    Person* pPatient = [[Patient alloc]init];
    if([pPatient respondsToSelector:@selector(GetInstanceUid)] == YES)
    {
        [pPatient performSelector:@selector(GetInstanceUid)];
    }
    [pPatient release];