对象与函数

摘自《UML+OOPC嵌入式C语言开发精讲》

11.3  对象与函数

11.3.1  函数的角色

经济诺贝尔奖得主H.A.Simon（H.A.Simon，计算机人工智能之父）在其1962年的文章《The Architecture of Complexity》中说道：“从小系统建造成庞大系统时，若有稳定的中间模块（Intermediate Module），则庞大的系统稳定且发展快速。”在日常生活中，高楼大厦之所以能够迅速建造起来，是因为使用了大量预制的中层模块（如帷窗等）。这些中层模块较平房常用的砖块大一些。

在计算机软件上，也适用同样的观念。程序的最小模块是一个指令，如果一个程序含有10 000行指令，但未加分组或分类，这样的程序将很复杂，难以驾驭。基于Simon的观念，人们将程序分而治之（Devide and Conque），分为几个中间模块（Module），就是通称的函数（Function）、程序（Procedure）、子程序（Subroutine）或段（Paragraph）。如图11-2所示。

此时，软件中的函数或子程序扮演着模块的角色，使得人们能快速建造出庞大的软件系统。函数如同砖块，是建造一般房子的中层模块。至于建造高楼大厦，则适宜采用更大的中层模块。因此计算机软件人员，必须将函数分门别类，并组成中上层的模块——对象（Object）。

图11-2

传统程序直接由函数或子程序所组成，OOP软件则将函数纳入对象中，再由对象组成庞大程序。函数隶属于对象，与对象中的数据密切联系在一起。软件的建造理念和高楼大厦的建造观念是一致的。函数的角色为：

l  从对象本身观之，函数表达了对象的动态行为。

l  从整个系统观之，函数是支持中层模块（即对象）的支架。

在“泪眼问花花不语，乱红飞过秋千去”的例子中，女主角的行为有“流泪”（Cry）及“问”（Ask），花的行为有“语”（Say）和“飞”（Fly），秋千的行为有“摆荡”（Swing）。以对象来组织这些函数，如图11-3所示。

图11-3

Cry() 和Ask() 是“女主角”对象内的函数，Say() 和Fly() 是“花”对象内的函数，而Swing() 为“秋千”对象内的函数。

11.3.2  对象与类

类是群体（或集合），而对象是类中的一份子。人们常用“是一个”（is a）来表达对象与类之间的关系。例如：

l  月亮是一个星球。

l  嫦娥是一位（个）美丽的神仙。

l  毕加索是一个艺术家。

l  毕加索是一个画家。

l  张大千是一个画家。

l  贝多芬是一个音乐家。

.....

所以“月球”是对象，属于“星球”类的一份子。毕加索是对象，艺术家是类，同样地，画家也是类，其中画家是艺术家群体中的小群体（部分集合）。毕加索和张大千同属于“画家”类，所以具有共同特点——精于美术绘画。

11.3.3  类的用途：描述对象的共同特点

软件中的对象为自然界对象的抽象表示，只表达了其重要特征与行为，而忽略了细节部分。至于哪些是重要特征和行为呢？程序中必须加以说明。同类的对象具有共同的重要特征与行为，因此可由类统一说明对象应表达的那些特征和行为。也就是说，类统一说明了对象应含哪些“数据”（Data）和哪些“函数”（Function）。例如：

        double a = 3.5 + 5;

        printf(a);

C语言已定义的double、int等数据类型，其变量含有+、-、*、/等基本运算（行为），凡double的变量皆能做这些运算。同理，如果我们创造了新的数据类型（即类）——花，且定义如下：

        CLASS(花)

        {

           char name[10];

           int color;

           void fly();

           void say();

        };

这就是花类的定义，它说明了，

花类内的对象（即“花”数据类型的变量）皆具两项共同特征：name和color。

l  花类的对象皆具两项共同行为：fly()和say()。

同类的对象特征和行为是一致的，所以只须在类定义中统一说明，不必对对象逐一说明。定义好以后，就能借花类来声明对象了，此时也可以将类视为数据类型，则花类的对象就是花数据类型的变量了。花类如图11-4所示。

图11-4

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