面向对象编程——类与对象

周立功教授数年之心血之作《程序设计与数据结构》以及《面向AMetal框架与接口的编程（上）》，电子版已无偿性分享到电子工程师与高校群体，书本内容公开后，在电子行业掀起一片学习热潮。经周立功教授授权，本公众号特对《程序设计与数据结构》一书内容进行连载，愿共勉之。

第四章为面向对象编程，本文为4.2 类与对象。

4.2 类与对象

亚里士多德可能是第一个研究类型概念的人，他提到了"鱼类和鸟类"。将具有共同的行为和特征的所有对象归为一个类的思想，在第一个面向对象语言Simula-67中得到了直接应用，其目的是为了解决模拟问题。比如，银行的出纳业务，包括出纳部门、顾客、业务、货币的单位等大量的对象，将具有相同数据结构（属性）和行为（操作）的对象归在一起为一个类，属于类的任何对象都共享该类的所有属性，这就是类的来源。

创建抽象数据类型是OOP的基本思想，几乎能象完全内建类型一样使用。程序员可以创建类型的变量和操作这些变量。每个类的成员都有共性，每个账户有余额，每个出纳员都能接收存款等。同时每个成员都有自己的状态，每个账户有不同的余额，每个出纳员都有名字。通常在计算机中出纳员、客户、账户和交易等都被描述为唯一的实体，这个实体就是对象，每个对象都属于一个定义了它的行为和特性的特定类。

由此可见，类和类的对象不是相同的概念，与图纸和建筑的关系类似，对象的描述依赖描述它的类。因此可以通过创建类的实例创建对象，即定义类的变量，这个过程叫做实例化。

>>>  4.2.1 对象

从人类认知的抽象角度来看，对象可以是下列事物之一：

• 一个可以触摸或可以看见的东西；

• 在智力上可以理解的东西；

• 可以指导思考或行动的东西。

显而易见，一个对象反映了某一部分的真实存在，因此对象是在时间和空间中存在的某种东西。软件中的"对象"术语首先出现在Simula语言中，对象存在于Simula程序中，用于模拟现实世界的某个方面。

某些对象可能有明确的概念边界，但代表的是不可触摸的事件或过程。比如，一个立方体和一个球相交，它们的相交线是一条不规则的曲线。虽然它离开了球体或立方体就不存在了，但这条线仍然是一个对象，因为它有明确定义的概念边界。

某些对象可能是可触摸的，但物理边界不太清晰。比如，河流、雾和人群等就属于这种类型的对象。虽然类似于美和色彩这样的属性不是对象，爱和恨这样的感情也不是对象，但这些东西有可能成为其它对象的属性，比如，一个男人（一个对象）爱他的妻子（另一个对象），或者说某只猫（又一个对象）是灰色的。由此可见，属性表示对象记忆的信息，且只能通过对象的操作来访问和修改。

当传统的过程模块或函数返回调用者时，不会带来任何副作用，模块运行结束，只将其结果返回。当同一模块再次被调用时，就象是第一次诞生一样。模块对以前的存在没有任何记忆，就象人类一样对以前的存在一无所知。

就对象而言，对象的一个重要特征是它们充当数据的容器，因此对象具有记忆功能，对象知道它的过去，通常也将包含在对象属性中的数据值称为对象的状态。当一个对象的调用者给该对象一个信息后，如果该调用者或其它调用者要求该对象再次提供这一信息，则该对象执行结束后并没有死，因此对象具有如何保持其状态（状态即对象拥有值的集合）的能力。

假设你在看一个人，肯定会将这个人当作一个对象。显然，每个人都有数据，比如，name、birthdate和weight等；一个人还有行为，比如，走路、说话和呼吸等，因此可以说对象是由"数据和行为"构成的。在现实世界里，由于每个对象的状态不一样，因此可以用存储在一个对象中的数据表示对象的状态，数据包含了能够区分不同对象的信息。

在OO程序设计中，每个对象都有唯一的标识，标识是一个对象的属性，用于区分这个对象与其它所有对象。而这个唯一的标识可以通过句柄机制提供，因此可以借助这个句柄引用对象。不同的语言实现句柄的方式不一样，比如，地址、数组下标或人为编号。

在现实世界中一些对象有对等物，比如，ZLG公司，另一些对象则是概念实体，比如，解一元一次方程，还有一些其它的对象，比如，栈、数组变量名a，都是为了实现而引入的，没有对应的物理实体。

许多开发人员可能会认为"一个包含了另一个对象的对象"，其本质上与"一个具有纯数据成员的对象"是完全不同的，但是那些看起来不是对象的数据成员实际上也是对象，比如，整数和双精度数。在真正的面向对象语言中，万