面向对象和面向过程-程序员宅基地

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面向过程和面向对象的区别

面向过程(Process Oriented)这个词是在面向对象(Object Oriented)出现之后为与之相对而提出的。其实它在以前基本被叫做“结构化编程”。

其实就是两句话,面向对象就是高度实物抽象化、面向过程就是自顶向下的编程!

1. 面向过程

面向过程是一种以事件为中心的编程思想,编程的时候把解决问题的步骤分析出来,然后用函数把这些步骤实现,在一步一步的具体步骤中再按顺序调用函数。

面向过程就是分析出解决问题所需要的步骤,然后用函数把这些步骤一步一步实现,使用的时候一个一个依次调用就可以了;面向对象是把构成问题事务分解成各个对象,建立对象的目的不是为了完成一个步骤,而是为了描叙某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。

早期的程序设计,大量使用共享变量(全局变量)和GOTO语句一类的东西,后来有人证明所有有意义的程序流程都可以使用三种基本流程(顺序、选择、重复)来实现,并提出“GOTO有害说”,从此人们进行编程的方式发生重大变化,每种语言都提供这些基本控制结构的实现方式,并提供把数据访问局部化的能力,以及某种形式的模块化/分别编译机制。在这些基础上,人们所进行的编程活动基本是通过写用于不同目的的功能函数/过程来实现,故称为“面向过程”。

面向过程开发方式是对计算机底层结构的一层抽象,它明显把程序的内容分为数据和操纵数据的操作两部分。这种编程方式的核心问题是数据结构和算法的开发和优化。C 语言所提供的机制就是典型的结构化编程设施。

举个例子,下五子棋,面向过程的设计思路是首先分析解决这个问题的步骤:

(1)开始游戏(2)黑子先走(3)绘制画面(4)判断输赢(5)轮到白子(6)绘制画面(7)判断输赢(8)返回步骤 (9)输出最后结果。

用函数实现上面一个一个的步骤,然后在下五子棋的主函数里依次调用上面的函数(不同的编程语言有不同的调用方法,我这里写的是直接调用):

下五子棋{开始游戏();黑子先走();绘制画面();判断输赢();轮到白子();绘制画面();判断输赢();返回到 黑子先走();输出最后结果;}

可见,面向过程始终关注的是怎么一步一步地判断棋局输赢的,通过控制代码,从而实现函数的顺序执行。

2. 面向对象

在日常生活或编程中,简单的问题可以用面向过程的思路来解决,直接有效,但是当问题的规模变得更大时,用面向过程的思想是远远不够的。所以慢慢就出现了面向对象的编程思想。世界上有很多人和事物,每一个都可以看做一个对象,而每个对象都有自己的属性和行为,对象与对象之间通过方法来交互。面向对象是一种以“对象”为中心的编程思想,把要解决的问题分解成各个对象,建立对象的目的不是为了完成一个步骤,而是为了描叙某个对象在整个解决问题的步骤中的属性和行为。

面向对象是继结构化革命之后的又一次软件开发方式革命。面向对象的主要思想是基于抽象数据类型的(Abstract Data Type, ADT):在结构化编程过程中,人们发现把某种数据结构和用于操纵它的各种操作以某种模块化方式绑定到一起会非常方便,使用这种方式进行编程时数据结构的接口是固定的。

如果对抽象数据类型进一步抽象,就会发现把这种数据类型的实例当作一个具体的东西、事物、对象,就可以引发人们对编程过程中怎样看待所处理的问题的一次大的改变。抽象数据类型方法虽然也有一定的抽象能力,但其核心仍然是数据结构和算法。而面向对象方法直接把所有事物都当作独立的对象,处理问题过程中所思考的不再主要是怎样用数据结构来描述问题,而是直接考虑重现问题中各个对象之间的关系。可以说,面向对象革命的最重要价值就在于改变了人们看待和处理问题的方式。 面向对象方法中,对象可以接受其他对象传来的消息,也可以向其他对象发送消息。有的语言静态类型,决定了对象可接受的消息的范围,这称为对象的类型的接口。有的语言中对象可以接受任何消息,但只对其有意义的消息进行反应。对象中可以包含其他对象,这成为“聚合”,对象可以被当作其他类型的对象,这要求对象的类型“继承”另外的类型。对象只能通过其所提供的接口来进行访问,其内部具体实现是不可访问的,这成为“封装”。面向对象方法的三个核心要素是:封装、继承、多态。

C和C++都可以进行面向过程和面向对象的编程,不同的是C++对面向对象直接提供语言支持,而C中只能通过传统方式手动操作对象来模拟对象行为。

在下五子棋的例子中,用面向对象的方法来解决的话,首先将整个五子棋游戏分为三个对象:

(1)黑白双方,这两方的行为是一样的。

(2)棋盘系统,负责绘制画面

(3)规则系统,负责判定犯规、输赢等。

然后赋予每个对象一些属性和行为:

(4)第一类对象(黑白双方)负责接受用户输入,并告知第二类对象(棋盘系统)棋子布局的变化,棋盘系统接收到了棋子的变化,并负责在屏幕上面显示出这种变化,同时利用第三类对象(规则系统)来对棋局进行判定。

可以看出,面向对象是以功能来划分问题,而不是以步骤解决。比如绘制画面这个行为,在面向过程中是分散在了多个步骤中的,可能会出现不同的绘制版本,所以要考虑到实际情况进行各种各样的简化。而面向对象的设计中,绘图只可能在棋盘系统这个对象中出现,从而保证了绘图的统一。

3、面向对象和面向过程的区别

用面向过程的方法写出来的程序是一份蛋炒饭,而用面向对象写出来的程序是一份盖浇饭。所谓盖浇饭,北京叫盖饭,东北叫烩饭,广东叫碟头饭,就是在一碗白米饭上面浇上一份盖菜,你喜欢什么菜,你就浇上什么菜。我觉得这个比喻还是比较贴切的。

蛋炒饭制作的细节,我不太清楚,因为我没当过厨师,也不会做饭,但最后的一道工序肯定是把米饭和鸡蛋混在一起炒匀。盖浇饭呢,则是把米饭和盖菜分别做好,你如果要一份红烧肉盖饭呢,就给你浇一份红烧肉;如果要一份青椒土豆盖浇饭,就给浇一份青椒土豆丝。

蛋炒饭的好处就是入味均匀,吃起来香。如果恰巧你不爱吃鸡蛋,只爱吃青菜的话,那么唯一的办法就是全部倒掉,重新做一份青菜炒饭了。盖浇饭就没这么多麻烦,你只需要把上面的盖菜拨掉,更换一份盖菜就可以了。盖浇饭的缺点是入味不均,可能没有蛋炒饭那么香。

到底是蛋炒饭好还是盖浇饭好呢?其实这类问题都很难回答,非要比个上下高低的话,就必须设定一个场景,否则只能说是各有所长。如果大家都不是美食家,没那么多讲究,那么从饭馆角度来讲的话,做盖浇饭显然比蛋炒饭更有优势,他可以组合出来任意多的组合,而且不会浪费。

盖浇饭的好处就是”菜”“饭”分离,从而提高了制作盖浇饭的灵活性。饭不满意就换饭,菜不满意换菜。用软件工程的专业术语就是”可维护性“比较好,”饭” 和”菜”的耦合度比较低。蛋炒饭将”蛋”“饭”搅和在一起,想换”蛋”“饭”中任何一种都很困难,耦合度很高,以至于”可维护性”比较差。软件工程追求的目标之一就是可维护性,可维护性主要表现在3个方面:可理解性、可测试性和可修改性。面向对象的好处之一就是显著的改善了软件系统的可维护性。

四、总结

面向过程:

优点:性能比面向对象高,因为类调用时需要实例化,开销比较大,比较消耗资源;比如单片机、嵌入式开发、 Linux/Unix等一般采用面向过程开发,性能是最重要的因素。

缺点:没有面向对象易维护、易复用、易扩展

面向对象:

优点:易维护、易复用、易扩展,由于面向对象有封装、继承、多态性的特性,可以设计出低耦合的系统,使系统 更加灵活、更加易于维护

缺点:性能比面向过程低

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