計(jì)算機(jī)二級(jí)C++輔導(dǎo):面向?qū)ο笳Z(yǔ)言概論(一)

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本書是我們上面向?qū)ο箢愋屠碚摰慕滩?。?dāng)時(shí)上這門課時(shí),心里滿不以為然,覺得自己的C++和OO已經(jīng)頗有造紙,C++和Java的類型系統(tǒng)不說倒背如流,也是輕車熟路,上這么一門課不是白拿學(xué)分?哈哈!
    但一上起來(lái),才發(fā)現(xiàn)自己竟如井底之蛙一樣。老天,原來(lái)就這么簡(jiǎn)單的面向?qū)ο缶褂羞@么多說道!原來(lái)除了C++, Java, 面向?qū)ο筮€有這么多沒見過甚至沒想過的東西!
    前幾章概論,勉強(qiáng)還都搞定了。但后面上到類型系統(tǒng)的建模,subject reduction的證明,就發(fā)現(xiàn)自己就象回到了本科時(shí)代,這,這,這怎么都是數(shù)學(xué)?。?BR>    這兩天心血來(lái)潮。就想把它翻譯一下。后面艱深的地方自覺功力太淺,就不不自量力了。不過,倒可以把前面幾章的概論翻譯一下,如果能起到幫助大家開闊眼界的作用,也就沒白費(fèi)勁。
    第二章,基于類的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言
    基于類的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言是面向?qū)ο笫澜缋锏闹髁?。它包括?BR>    Simula, 第一個(gè)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言
    Smalltalk, 第一個(gè)支持動(dòng)態(tài)類型的語(yǔ)言
    C++, 它的大部分基于類的特性繼承自Simula.與基于類的語(yǔ)言相對(duì)應(yīng)的是基于對(duì)象的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。這里“基于對(duì)象”的概念和把Visual Basic叫做基于對(duì)象的概念是不同的。這里的“基于對(duì)象”是指一個(gè)只以對(duì)象為中心,沒有類的概念的語(yǔ)言,類似Python之類的語(yǔ)言。
    現(xiàn)在,我們來(lái)介紹一下基于類的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的一些共同特征。
    1.類和對(duì)象
    讓我們先看一個(gè)類的定義:
    class cell is
    var contents: Integer :=0;
    method get(): Integer is
    return self.contents;
    end;
    method set(n:Integer) is
    self.contents := n;
    end;
    end;
    一個(gè)類是用來(lái)描述所有屬于這個(gè)類的對(duì)象的共同結(jié)構(gòu)的。這個(gè)cell類表示的對(duì)象擁有一個(gè)叫做contents的整數(shù)屬性(attribute),這個(gè)屬性被初始化成0。它還描述了兩個(gè)操作contents的方法。Get和set. 這兩個(gè)方法的內(nèi)容都是很直觀的。Self變量表示這個(gè)對(duì)象自己。
    對(duì)象的動(dòng)態(tài)語(yǔ)義可以這樣理解:
    一個(gè)對(duì)象在內(nèi)部被表示為一個(gè)指向一組屬性的指針。任何對(duì)這個(gè)對(duì)象的操作都會(huì)經(jīng)過這個(gè)指針操作對(duì)象的屬性和方法。而當(dāng)對(duì)象被賦值或被當(dāng)作參數(shù)傳遞的時(shí)候,所傳遞的只是指針,這樣一來(lái),同一組屬性就可以被共享。
    (注, 有些語(yǔ)言如C++, 明確區(qū)分指向?qū)傩越M的指針和屬性組本身,而一些其它的語(yǔ)言則隱藏了這種區(qū)別)
    對(duì)象可以用new從一個(gè)類中實(shí)例化。準(zhǔn)確地說,new C分配了一組屬性,并返回指向這組屬性的指針。這組屬性被賦予了初始值,并包括了類C所定義的方法的代碼。
    下面我們來(lái)考慮類型。對(duì)一個(gè)new C所生成的對(duì)象,我們把它的類型記為InstanceTypeOf(c). 一個(gè)例子是:
    var myCell: InstanceTypeOf(cell) := new cell;
    這里,通過引入InstanceTypeOf(cell), 我們開始把class和type區(qū)分開來(lái)了。我們也可以把cell本身當(dāng)作是類型,但接下來(lái),你就會(huì)發(fā)現(xiàn),那樣做會(huì)導(dǎo)致混淆的。
    2.方法解析。(Method Lookup)
    給出一個(gè)方法的調(diào)用o.m(……), 一個(gè)由各個(gè)語(yǔ)言自己實(shí)現(xiàn)的叫做方法解析的過程負(fù)責(zé)找到正確的方法的代碼。(譯者按:是不是想起了vtable了?)。
    直觀地看,方法的代碼可以被嵌入各個(gè)單個(gè)對(duì)象中,而且,對(duì)于許多面向?qū)ο笳Z(yǔ)言,對(duì)屬性和方法的相似的語(yǔ)法,也確實(shí)給人這種印象。
    不過,考慮到節(jié)省空間,很少有語(yǔ)言這樣實(shí)現(xiàn)。比較普遍的方法是,語(yǔ)言會(huì)生成許多method suite, 而這些method suite可以被同一個(gè)類的對(duì)象們所共享。方法解析過程會(huì)延著對(duì)象內(nèi)指向method suite的指針找到方法。
    在考慮到繼承的情況,方法解析會(huì)更加復(fù)雜化。Method suite也許會(huì)被組成一個(gè)樹,而對(duì)一個(gè)方法的解析也許要查找一系列method suite. 而如果有多繼承的話,method suite甚至可能組成有向圖,或者是環(huán)。
    方法解析可能發(fā)生在編譯時(shí),也可能發(fā)生在運(yùn)行時(shí)。
    在一些語(yǔ)言中,方法到底是嵌入對(duì)象中的,還是存在于method suite中這種細(xì)節(jié),對(duì)程序員是無(wú)關(guān)緊要的。因?yàn)?,所有能區(qū)分這兩種模式的語(yǔ)言特性一般在基于類的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中都不被支持。
    比如說,方法并不能象屬性一樣從對(duì)象中取出來(lái)當(dāng)作函數(shù)使用。方法也不能象屬性一樣在對(duì)象中被更新。(也就是說,你更新了一個(gè)對(duì)象的方法,而同一個(gè)類的其它對(duì)象的該方法保持不變。)
    3. 子類和繼承 (Subclassing and Inheritance)
    子類和一般的類一樣,也是用來(lái)描述對(duì)象的結(jié)構(gòu)的。但是,它是通過繼承其它類的結(jié)構(gòu)來(lái)漸進(jìn)式地實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
    父類的屬性會(huì)被隱式地復(fù)制到子類,子類也可以添加新的屬性。在一些語(yǔ)言中,子類甚至可以override父類的屬性(通過更改屬性的類型來(lái)實(shí)現(xiàn))
    父類中的方法可以被復(fù)制到子類,也可以被子類override.
    一個(gè)子類的代碼的示例如下:
    subclass reCell of cell is
    var backup: Integer := 0;
    override set(n: Integer) is
    self.backup := self.contents;
    super.set(n);
    end;
    method restore() is
    self.contents := self.backup;
    end;
    end;
    對(duì)有subclass的方法解析,根據(jù)語(yǔ)言是靜態(tài)類型還是動(dòng)態(tài)類型而有所不同。
    在靜態(tài)類型的語(yǔ)言(如C++, Java)里,父類,子類的method suite的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在編譯時(shí)就已經(jīng)確定,所以可以把父類的method suite里的方法合并到子類的method suite中去,方法解析時(shí)就不用再搜索這個(gè)method suite的樹或圖了。(譯者按:C++的vtable就是這種方法)而對(duì)于動(dòng)態(tài)類型的語(yǔ)言,(也就是說,父子類的關(guān)系是在運(yùn)行時(shí)決定的),method suite就無(wú)法合并了。所以,方法解析時(shí),就要沿著這個(gè)動(dòng)態(tài)生成的樹或有向圖搜索直到找到合適的方法。而如果語(yǔ)言支持多繼承,這個(gè)搜索就更復(fù)雜了。