第1章 面向对象编程(www.cppentry.com)

C++(www.cppentry.com)语言是一种混合型语言，一方面我们可以把C++(www.cppentry.com)当做是C语言的扩展和改进，在这种意义上，C++(www.cppentry.com)是一种过程语言；从另一方面来看，C++(www.cppentry.com)又充分展示了其面向对象的特性（这些特性都是C语言和其他过程语言所不具备的），因此，C++(www.cppentry.com)又是一种面向对象的语言。本章我们主要讨论与面向对象的编程(www.cppentry.com)风格相关的基本概念及其优点，并探讨相关的程序设计技术。以后的章节将详细讨论用C++(www.cppentry.com)语言进行面向对象程序设计的细节。

1.1   面向过程的编程(www.cppentry.com)风格与面向对象的编程(www.cppentry.com)风格

1.1.1   面向过程的编程(www.cppentry.com)风格

程序由模块（module）构成。设计程序时，可以对这些模块分别进行设计、编码和测试，最后将这些模块有机地组合在一起形成一个完整的程序。

C++(www.cppentry.com)语言由C语言发展而来。我们说C语言是一种面向过程语言（procedural language），是因为在C语言程序中，一个模块就是一个过程。在过程语言中，由于过程是由赋值语句、测试语句、过程调用等各种命令语句组成，因此有时候我们也将过程语言称为命令型语言（imperative language）。和C语言一样，C++(www.cppentry.com)语言中的函数就是过程。可以将C++(www.cppentry.com)语言当做是改进的C语言来使用。也就是说，当函数构成程序中的模块时，C++(www.cppentry.com)语言就成了一种过程语言。

面向过程程序设计通常采用自顶向下设计（top-down design）方法进行设计。在这种方法中，待解问题和程序设计语言中的过程紧密相连。例如，对于制定制造汽车任务的调度表这件事情，可将待解问题标记为MainProblem。在这里我们打算用C语言、Pascal语言这类过程语言，或者是当做过程语言使用的C++(www.cppentry.com)语言来解决上述问题。如果采用C++(www.cppentry.com)来做的话，我们很快想到可以将待解问题MainProblem对应到C++(www.cppentry.com)的过程：main。但制造汽车太复杂了，如果将所有的任务都加入到main中，MainProblem就太复杂了。常用的办法是将待解问题分解成若干子问题：

生产底盘。

生产引擎。

生产动力传动系统。

组装。

检测配件和整车。

我们可以将上述子问题分别对应到main调用的函数，即子过程。如同MainProblem可以分解成若干子问题一样，过程main也可以分解为处理子问题的各种子过程。当然这些子问题可以继续分解。这种分解就反应为子过程的分解（如图1-1所示）。不断地运用这种自顶向下设计方法，即函数分解法（functional decomposition），直到每一个子问题都足够简单，使得相应的子过程很容易处理。当采用这种高度模块化的方式来设计C++(www.cppentry.com)程序时，C++(www.cppentry.com)程序的基本过程（即函数）就会足够简单和短小，甚至可以只包含一条语句（例如，只包含一条return语句）。

自顶向下设计的优点是既直观又有条理，有很多复杂问题是采用这一方法解决的。但这种方法也有致命的缺陷，特别是在面对软件维护（software maintenance）问题时，包括软件系统的测试、调试和升级等。有经验的程序员都知道，软件开发最困难的时期并不是第一次设计代码的时候，而是后面的修改阶段，因为程序出现了毛病（“受到细菌的感染”），程序的需求发生了改变，程序需要提高执行效率，等等。我们仍然用制造汽车为例来说明这个问题。假设需要对MainProblem的解决方案进行重大改变，甚至于main都需要改动。如我们要给每一个在main中调用的子过程增加一个参数，以便传递某个额外的信息。同时每个子过程又要将这个信息传递给自己的子过程，直到如图1-1所示结构中延续到最后，这种现象就是我们熟知的串联改变。串联改变是指对某个过程（如main）的变动会传递到其子过程中，并由这些子过程继续往下延续直到所有的分解层次。这种威胁并可能愚弄维护编程(www.cppentry.com)活动！

图1-1   问题和过程的分解