第八章 抽象二:继承
第八章 抽 象 二： 继 承
81抽象数据类型回顾 第五章中,ADT是程序员定义的新数据类型,包括: 1、一个程序员定义的数据类型。 2、一组在该类型对象上的抽象操作。 3、该类型对象的封装。新类型的用户只能通过定义的操作 来操纵那些对象。 数据抽象是前面讨论的程序设计的基础部分,涉及抽象数据对 象及其操作的定义。 如果语言没有提供对数据抽象的支持,程序员仍然可以设计自 己的抽象数据类型,当然,这个概念在语言中颁布存在。程序 员需使用“编码约定”来组织他的程序。在这种情况下,封装 是不可能的。 类型定义使得变量的声明简单化,只需在声明中写入类型名。 但是,该类型的数据对象的内部结构不能对外封装
8.1 抽象数据类型回顾 第五章中，ADT是程序员定义的新数据类型，包括： 1、一个程序员定义的数据类型。 2、一组在该类型对象上的抽象操作。 3、该类型对象的封装。新类型的用户只能通过定义的操作 来操纵那些对象。 数据抽象是前面讨论的程序设计的基础部分，涉及抽象数据对 象及其操作的定义。 如果语言没有提供对数据抽象的支持，程序员仍然可以设计自 己的抽象数据类型，当然，这个概念在语言中颁布存在。程序 员需使用“编码约定”来组织他的程序。在这种情况下，封装 是不可能的。 类型定义使得变量的声明简单化，只需在声明中写入类型名。 但是，该类型的数据对象的内部结构不能对外封装
任意一个可以声明某类型变量的子程序均可以访问该类型表示 的任意分量。任何这样的子程序均可以旁路数据对象上定义的 操作,而直接访问和操作该数据对象的部件。 封装的意图是要使得这样的访问不可能。仅仅那些知道数据对 象的内部表示的子程序是该类型上的操作,被定义为类型的 部分。 Ada、C艹+、 Smalltalk等语言提供了抽象类型定义机制。Ada中 的 Package是抽象数据类型定义的形式。图8.1是一个例子 Private部分指出外界不能访问的内部结构。在包中定义的子程序 才可以访问私有数据
任意一个可以声明某类型变量的子程序均可以访问该类型表示 的任意分量。任何这样的子程序均可以旁路数据对象上定义的 操作，而直接访问和操作该数据对象的部件。 封装的意图是要使得这样的访问不可能。仅仅那些知道数据对 象的内部表示的子程序是该类型上的操作，被定义为类型的一 部分。 Ada、C++、Smalltalk等语言提供了抽象类型定义机制。Ada中 的Package是抽象数据类型定义的形式。图8.1是一个例子。 Private部分指出外界不能访问的内部结构。在包中定义的子程序 才可以访问私有数据
package SectionType is type StudentID is integer; Ada type Section(Max Size: integer) is private procedure Assign Student(Sect: in out Section Stud in StudentID): procedure Create Section(Sect: in out Section 中抽象数据类型定义 Instr in integer; Room in integer) rivate type Section(MaxSize: integer) is record Room: integer; Instructor: integer; Class Size: integer range 0.. Max Size: =0; ClassRoll: array(1.MaxSize)of StudentID end record end package body Section Type is procedure Assign Student(. )is Statements to insert student on Class roll en d: procedure Create Section(. )is Statements to initialize components of Section record end: procedure Schedule Room(.)is Statements to schedule Section in a room end end
Ada 中 抽 象 数 据 类 型 定 义
实现 图82给出了实现封装数据对象的两个模型。 间接封装(图82(a)):抽象数据类型的结构包规约A定 义,对象P的实际存储在A的激活记录中维护。包B中声明和 使用对象P,运行时激活记录必须包含一个到实际数据存储 的指针。 直接封装(图8.2(b)):对象P的实际存储在B的激活记录 中维护。 在间接封装中,ADT的实现独立于其使用,A的内部修改不 影响B。但运行时间花销大。 直接封装中:和上面情形相反,对P的访问会省时间,但如 抽象对象的表示改变,所有它的使用的实例需重编译。时间 花销在编译过程中。 Ada使用直接封装模型。因此翻译抽象数据对象的使用将需 要对象表示的详细细节,即需知道包规约中的私有部分
•实现 图8.2给出了实现封装数据对象的两个模型。 间接封装（图8.2（a））：抽象数据类型的结构包规约A定 义，对象P的实际存储在A的激活记录中维护。包B中声明和 使用对象P，运行时激活记录必须包含一个到实际数据存储 的指针。 直接封装（图8.2（b））：对象P的实际存储在B的激活记录 中维护。 在间接封装中，ADT的实现独立于其使用，A的内部修改不 影响B。但运行时间花销大。 直接封装中：和上面情形相反，对P的访问会省时间，但如 抽象对象的表示改变，所有它的使用的实例需重编译。时间 花销在编译过程中。 Ada使用直接封装模型。因此翻译抽象数据对象的使用将需 要对象表示的详细细节，即需知道包规约中的私有部分
抽象数据的两种实现模型 Activation record Activation record Activation record Activation record package A package B package A package B (a)Indirect encapsulation of object P(b)Direct encapsulation of object P
抽象数据的两种实现模型
直接封装和间接封装可以用在支持封装的任何程序中,而不 管其在语言中实现的封装模型是什么 虽然Ada中使用直接封装,程序员也可以实现间接封装 图8.3展示了Ada中的两种实现策略。分别对应图82的两种模 型的实现。 图8.3b的直接封装的变体可以为: acKage A Type MyStack is record Top: integer A: array(1.100)of integer End record 在此情形,激活记录组织和直接封装一样,但是,所有名字 均在B中可见。 这也是在不提供封装机制的语言中常用的方式
直接封装和间接封装可以用在支持封装的任何程序中，而不 管其在语言中实现的封装模型是什么。 虽然Ada中使用直接封装，程序员也可以实现间接封装。 图8.3展示了Ada中的两种实现策略。分别对应图8.2的两种模 型的实现。 图8.3b的直接封装的变体可以为： Package A is Type MyStack is record Top: integer; A: array (1..100) of integer; End record; …. 在此情形，激活记录组织和直接封装一样，但是，所有名字 均在B中可见。 这也是在不提供封装机制的语言中常用的方式
Ada数据的两种封装例子 package A is package A is type MyStack is private type MyStack is private procedure Newstack(S: out My Stack); procedure NewStack(S: out My Stack) private private type MyStackRep type My Stack is record Hidden details of MyStack Top: integer type MyStack is access MyStackRep: A: array(1.100)of integer B only has poiter to stack end record end B has structure of stack 指针类型 end (a) Indirect encapsulation (b)Direct encapsulation
Ada数据的两种封装例子 指针类型
类属抽象数据类型 语言固有的基本数据类型经常允许程序员声明一类新的数据 对象的基本类型,然后规约数据对象的几个属性。这是简单 的多态形式。 如, PASCAL提供了基本的数组类型,但也留下了用户可以 进一步定义的部分,如下标范围。 Type Vect =array [110] of real 图84是一个整数栈的规约。如要实数栈,则需另外规约。 类属抽象类型定义允许类型的一个属性被分离地规约,从而 给出一个基类型定义。使用该属性为参数,进而可从同一个 基类型导出几个特殊类型。 它们的结构和基类型类似,但参数可影响抽象类型定义中操 作的定义以及类型本身的定义。参数可以是类型名或值。图 85是类属栈类型的例子
•类属抽象数据类型 语言固有的基本数据类型经常允许程序员声明一类新的数据 对象的基本类型，然后规约数据对象的几个属性。这是简单 的多态形式。 如，PASCAL提供了基本的数组类型，但也留下了用户可以 进一步定义的部分，如下标范围。 Type Vect = array [1..10] of real; 图8.4是一个整数栈的规约。如要实数栈，则需另外规约。 类属抽象类型定义允许类型的一个属性被分离地规约，从而 给出一个基类型定义。使用该属性为参数，进而可从同一个 基类型导出几个特殊类型。 它们的结构和基类型类似，但参数可影响抽象类型定义中操 作的定义以及类型本身的定义。参数可以是类型名或值。图 8.5是类属栈类型的例子
Ada package IntstackType is type Stack(Size: Positive)is private procedure Push(l: in integer; S: in out Stack) 中整数栈抽象 procedure Pop(I: out integer; S: in out Stack); private type Stack(Size: Positive)is record StkStorage: array(1. Size)of integer; Top: integer range.. Size: =0; end record: end Int Stack Type; package body Int StackType is procedure Push(I: in integer; S: in out Stack) is begin Body of Push procedure end; procedure Pop(I: out integer; S: in out Stack) is begin Body of Pop procedure end: end IntstackType
Ada 中 整 数 栈 抽 象