淺談用C++動態(tài)擴展C#程序的方法

張儉　王桂華

摘 要：隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，許多軟件變得越來越復(fù)雜，代碼量也越來越龐大，開發(fā)團隊人員不斷增加，這時候面向過程的開發(fā)模式就顯得有些吃力了，于是一種稱為面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法應(yīng)運而生，這就是后來的C++，它在C語言的基礎(chǔ)上增加了面向?qū)ο蟮墓δ?，故從某種程度上講，C語言是C++的子集。本文將主要探討用C++動態(tài)擴展C#程序的方法。

關(guān)鍵詞：C++；擴展；C#程序

C語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，它主要側(cè)重于算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此C程序設(shè)計是一種面向過程的開發(fā)方式，它強調(diào)的更多的是解決問題的算法，并通過適當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將相應(yīng)的過程轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的代碼。需要注意的是，雖然C++是在C語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但并不是說C++比C語言高級，兩者的編程思想和應(yīng)用的領(lǐng)域不一樣，在各自的領(lǐng)域誰也不能替代誰。之所以說C++比C語言先進，只是因為面向?qū)ο笤O(shè)計的概念使得C++程序設(shè)計更符合設(shè)計理念。C++中的C語言相對于原來的C語言有所加強，因為它引入了重載、內(nèi)聯(lián)函數(shù)等新功能，C++更是拓展了面向?qū)ο笤O(shè)計的內(nèi)容，如類、繼承、虛函數(shù)、模板和容器類等。

1 C++語言概述

C++語言是Bjarne Stroustup在C語言的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。它引進了面向?qū)ο蟮母拍詈凸δ?，為程序員提供了一種與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計十分不同的思維方法。C++是在C語言基礎(chǔ)上擴充而成的，除了一些細微的差別外，C++可以算作是C的超集。C語言功能強、效率高、風格簡潔，適用于大多數(shù)的系統(tǒng)程序設(shè)計任務(wù)。C++保留了C的這些優(yōu)點。C++的一條設(shè)計原則是擴充C語言但不修改C語言。這樣，使得C++與C之間取得了兼容性。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計一般從對象模型入手，讓這個模型能夠契合與之對應(yīng)的問題空間，通過對象來描述系統(tǒng)空間的實體，這樣就可以通過獲取對象的狀態(tài)信息得到輸出或?qū)崿F(xiàn)過程控制。關(guān)于對象這一概念，目前還沒有統(tǒng)一的定義。一般的，我們認為對象是包含現(xiàn)實世界物體特征的抽象實體，而這些實體具有它，ff]自己的一些屬性和相關(guān)的操作方法，比如把人抽象化為一個對象，那么它就有性別、身高、體重、年齡等屬性，并且具有說話、眨眼、動手、動腳等能力。在程序設(shè)計領(lǐng)域，我們不妨用這樣的等式來進行描述：對象=數(shù)據(jù)+作用于這些數(shù)據(jù)上的操作方法。

2 用C++動態(tài)擴展C#程序的方法

在C++中，用類來描述具有相同屬性和操作方法的對象的集合，即類規(guī)定了這些對象的公共屬性和方法，而對象是類的一個實例。例如，假設(shè)人是一個類，那么，具體到某個人，則這個人（比如張三）就是一個對象。類與對象之間的關(guān)系，有點類似于程序設(shè)計語言中變量類型和變量的關(guān)系。面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄖ饕哂腥缦聨讉€基本特征：

1.抽象：抽象是指在描述一個目標時，只關(guān)注我們感興趣并對我們有用的部分，不必關(guān)心其中的細節(jié)。比如，我們在做一個員工考勤系統(tǒng)時，對于對象員工，我們只關(guān)心他的姓名、工號以及所在的部門，而不必關(guān)心他的身高、體重等信息。抽象通常包括兩個方面，一是處理過程抽象，二是數(shù)據(jù)抽象。封裝是一種機制。封裝性是借助于一種新的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型機制類（class）來實現(xiàn)的。事物的組成成分用各種數(shù)據(jù)類型存儲，對這些成分的操作用函數(shù)來實現(xiàn)。把一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同操作數(shù)據(jù)的函數(shù)（行為或方法）組合在一起，即把這些數(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一個類中，便于分辨事物的描述。這種封裝性還會保護類中的數(shù)據(jù)與函數(shù)安全，以防止外界干擾和誤用。例如，有一組數(shù)據(jù)是準備畫一個圖形所需的信息，傳統(tǒng)的c方法是將數(shù)據(jù)與程序分別處理，程序設(shè)計者可以直接讀取數(shù)據(jù)，但日后若發(fā)現(xiàn)這樣的處理結(jié)構(gòu)不太好需要修改時，則需修改整個程序，而在C++中就不必如此麻煩?？赏ㄟ^關(guān)鍵字class重新定義類，使用原來的程序達到修改后的結(jié)果。

2.繼承：對象的一個新類從現(xiàn)有的類中派生，這個過程稱為類繼承。新類繼承了原始類的特性，新類稱為原始類的派生類（子類），而原始類稱為新類的基類（父類）。假如把水果抽象為一個類，并把它作為基類，那么蘋果類就可以從水果類中派生出來并成為它的子類：派生類共有三種C++類繼承方式：公有繼承（public）、私有繼承（private）和保護繼承（protected），上面的例子使用的是公有繼承。對于公有繼承，基類的公有成員和保護成員可以作為其派生類的公有成員和保護成員，派生類的成員函數(shù)可以訪問基類中的公有成員和保護成員，無法訪問基類中的私有成員，派生類的對象可以訪問基類的公有成員：對于私有繼承，基類的公有成員和保護成員都作為其派生類的私有成員，在私有繼承時，基類的成員只能由直接派生類訪問，而無法再往下繼承；對于保護繼承，基類的所有公有成員和保護成員都成為派生類的保護成員，基類的公有成員和保護成員只能被它的直接派生類成員函數(shù)或友元訪問。

構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)不能被繼承，因此構(gòu)造派生類的對象時，需要對基類數(shù)據(jù)成員、新增數(shù)據(jù)成員和成員對象的數(shù)據(jù)成員進行初始化，派生類構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)表部分既需要包含子類某些數(shù)據(jù)成員的初始值，也要包含基類的數(shù)據(jù)成員的初始值。如果基類沒有默認的構(gòu)造函數(shù)，那么派生類必須具有給基類構(gòu)造函數(shù)提供參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。

C++的繼承特性很好地解決了軟件的可重用性問題。例如，所有的Windows應(yīng)用程序都有一個窗口，它們可以看作都是從一個窗口類派生出來的。但不同的應(yīng)用程序都有不同的用途，有的用于文字處理，有的用于圖像處理，有的用于音頻處理等，這是由于派生出了不同的子類，而各個子類都添加了各自不同的特性。

對象和類的概念的提出，不僅有利于模塊的重用性，而且有利于方法和數(shù)據(jù)的封裝，以保證模塊具有較好的獨立性，使得程序維護和修改較為容易，對應(yīng)用程序的修改僅限于類的內(nèi)部，因而可以將應(yīng)用程序修改帶來的影響減少到最低限度。

3.虛函數(shù)與多態(tài)性：C++的多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實現(xiàn)的，虛函數(shù)允許子類重新定義成員函數(shù)，而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋（Override），或者稱為重寫，但是，只有重寫了父類的虛函數(shù)才能體現(xiàn)多態(tài)性。那么，什么是虛函數(shù)呢？簡單地說，那些被“virtual”關(guān)鍵字修飾的成員函數(shù)就是所謂的虛函數(shù)。虛函數(shù)的作用是用來實現(xiàn)多態(tài)性（Polymorphism），多態(tài)性是將接口與實現(xiàn)進行分離，即以共同的方法實現(xiàn)，但因個體差異而采用不同的動作。

要理解好多態(tài)性，首先必須把多態(tài)性與函數(shù)重載這兩個概念區(qū)分開來。函數(shù)重載是指基于不同的參數(shù)列表（類型、個數(shù)或兩者皆不同），同一個函數(shù)名稱可以指向不同的函數(shù)定義。例如，對于如下所示的兩個同名函數(shù)Add，調(diào)用函數(shù)Add（1，2）和Add（1，2）的結(jié)果是不一致的，前者為3而后者為51。

3 結(jié)論

因此，在過去的軟件開發(fā)實踐中積累起來的大量的C的庫函數(shù)和實用程序都可以在C++中使用，而且C++語言的語法和C語言極為貼近。C語言的程序員是能夠很快和很容易地學會使用C++的。

參考文獻

[1]王大龍. 基于C#的動態(tài)圖形顯示設(shè)計與實現(xiàn)探討[J]. 軟件，2013，11：96-97.

[2]周建儒. 基于單繼承的“動態(tài)多態(tài)性”的分析與應(yīng)用[J]. 信息技術(shù)，2014，03：162-164.

[3]王德超. 程序設(shè)計中的動態(tài)數(shù)組空間分配方法研究[J]. 軟件導(dǎo)刊，2014，04：6-8.

[4]馬瑞敏. OOPC++中的動態(tài)多態(tài)性及其底層實現(xiàn)機制研究[J]. 長治學院學報，2014，02：54-56.

[5]李文娟，陳曉軒，龔立嬌，陳旭東. 基于動態(tài)性能空間的優(yōu)化控制方法設(shè)計[J]. 工程設(shè)計學報，2014，05：456-468.

[6]韓翠翠. c#調(diào)用c++動態(tài)鏈接庫的分析與解決[J]. 民營科技，2013，02：67-68.