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现代计算机看上去非常强大,不但可以进行科学计算,还能播放多媒体、上网、甚至在很多游戏和应用中体现出很高的智能。但完成这些任务不仅仅靠的是强大的CPU等硬件,关键是需要有相应的软件来指挥硬件执行。软件,也就是计算机程序,是人们为解决某种问题用计算机可以识别的代码编排的一系列加工步骤,计算机只能严格按照这些步骤去做。计算机所表现出来的无所不能实际上是由软件告诉它每一步该怎么走,否则就无法正常工作。
计算机最基本的处理单元应该是计算机的机器指令了。单独一条机器指令本身只能完成一个计算机的最基本的功能,比如实现一次加法运算或者进行一次大小的判断。每一条机器指令都是一串由“0”和“1”组成的二进制代码,因此要记住每一条指令及其含义非常困难,编写出来的程序难以阅读和理解。另外,由于不同的计算机硬件系统所支持的指令系统不同,所以直接用机器指令编写出的程序不具兼容性,一种机器上编制的程序在另一种机器上可能根本无法运行,这将是一件难以忍受的事。所以,人们设计了各种程序设计语言来编写程序,由程序设计语言所编写的程序更利于人的阅读和理解,然后再通过一种软件(如编译系统)把这种高级语言转换成计算机能直接执行的指令序列。因此程序设计语言可以看作是人与计算机交流的语言,有效地提高的软件开发的效率。
在计算机技术发展过程中,出现过各种各样的程序设计语言,比如C、PASCAL、BASIC等,这些语言主要擅长描述计算机问题的解决过程,因此也被归类为面向过程的语言。与面向过程程序设计相对应的是面向对象程序设计。面向对象程序设计(Object Oriented Programming,简称OOP)是一种新的计算编程范型,强调直接以问题域(现实世界)中的事物为中心来思考问题,认识问题,并根据这些事物的本质特点,把它们抽象地表示为系统中的类和对象,作为系统的基本构成单位,并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。
对象:对象是世界上客观存在的事物,它具有状态和方法(操作)。对象的状态由该对象所有的属性值决定,而方法用于改变对象的状态,是对象的行为。对象实现了数据和操作的结合,它们被封装在一起。
类:类是具有相同特征和行为对象的抽象,对象是类的实例。类具有属性,属性来描述该类对象在某个方面的特征,比如按钮具有的高、宽、颜色、文字内容、字体等特征。类也具有方法,是对象操作的抽象,比如按钮具有改变字体的方法。
典型的面向对象程序设计语言包括在C语言的基础上发展出了C++语言,支持跨平台环境的Java语言等。
传统的程序设计是直接在文本编辑器中编写代码,完成后再上机调试,验证是否正确。这个过程比较麻烦。可视化的集成开发一般以面向对象程序设计为基础,可以帮助开发人员大幅提高开发效率,得到了业界的普遍认可。很多传统的的非面向对象语言经过扩展都演化为支持可视化的面向对象程序设计语言,例如PASCAL演化为Delphi,BASIC演化为Visual BASIC等。在这些可视化集成开发环境中,根据面向对象思想,预先设计好了很多组件,如按钮、文本框等界面组件,网络连接、报表打印的组件,这些可供开发者选用的组件其实就是类,将这些组件类实例化后就形成了开发对象。这为软件开发带来了极大的便利,可视化集成开发环境已经成为当前软件开发环境的主流。