区块链技术语言（二十二）——Go语言面向对象

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面向过程和面向对象的区别

面向对象(Object Oriented，简称OO)和面向过程(Procedure Oriented，简称PO)是两种不同的编程思想。

1.1 面向过程的编程

面向过程编程(Process Oriented Programming，简称POP)，以事物的发展过程为中心的编程思想，它根据流程一步一步解决问题。

1.1.1 面向过程的程序设计

传统的面向过程程序设计是围绕功能进行的，用一个函数实现一个功能。面向过程的程序设计具备如下特点：

a. 程序按要解决的问题划分为各个小程序，这些小程序被称为函数；

b.大多数函数共享全局数据；

c.数据是开放的，由一个函数流向另一个函数。函数把数据从一种形式转换为另一种形式。

1.1.2 面向过程编程的优缺点

面向过程编程的优点就是其性能比面向对象高，因为面向对象编程的对象调用时需要将对象实例化，开销大。面向过程编程消耗资源少，性能高。

但面向过程编程存在很大的缺点。

a. 代码维护难度大

在多函数程序中，许多重要的数据被声明为全局变量，这样它们才可以被所有的函数访问。每个函数又可以有自己的局部变量。全局变量很容易被某个函数不经意之间改变。而在一个大程序中，很难分辨每个函数都使用了哪些变量。如果我们需要修改某个外部数据的结构，我们就要修改所有访问这个数据的函数。这样很容易导致bug的产生。

b. 不能很好的模拟真实世界的问题。

函数都是面向过程的，而不是真正的对应于问题中的各个元素。

总的来说，相较于面向对象编程，面向过程编程性能好，但是代码维护难度大、程序很难复用和扩展。

1.2 面向对象的编程

面向对象编程(Object Oriented Programming，简称OOP)，能很好的模拟真实世界的问题，能真正的对应于问题中的各个元素。

1.2.1 面向对象的程序设计

面向对象的程序设计思路和日常生活处理问题的思路是类似的。在自然世界和社会生活中，一个复杂的事物总是由许多部分组成。譬如手机的生产，需要分别设计屏幕、电池、芯片、摄像头等，最后将它们组装在一起。在组装的时候，各部分零部件有一定的联系，以便协调工作。这就是面向对象的程序设计的基本思路。

1.2.2 与面向对象有关的几个概念

a. 对象

客观世界中任何一个事物都可以看成一个对象(object)，它是程序中的基本单元。一个对象具备两个要素：属性(attribute)和行为(behavior)。若使这个对象实现这个行为，需要其他对象向其传送相应的消息，这样对象之间就通过发送和接收消息取得联系。

如图1所示，在 Go 语言中，每个对象都是由数据和操作这些数据的方法构成的。对象中的数据体现了“属性”要素。例如一个圆形对象，数据半径是它的属性，方法是对该对象中的数据进行的操作。如果要实现这个对象计算面积的功能，就可以通过方法对数据的半径进行操作，实现计算该对象面积这个行为。

b. 封装与信息隐蔽

封装是面向对象三大基本特性之一，它包含两方面含义：

一是将有关数据和操作数据的方法封装在一个对象中，形成一个基本单元，各对象之间相对独立，互不干扰。

二是将对象中某些部分对外隐蔽，即隐蔽其内部细节，只留下少量跟外界联系的渠道，以便接收外界的消息。这种对外界隐蔽的做法称为信息隐蔽(imformation hiding)。它有利于数据安全，防止无关的人了解和修改数据。

在Go语言中，通过方法将数据和操作这些数据的方法封装在一个对象。方法这个概念在后续章节再做介绍。

c. 抽象

抽象是将有关事物和对象进行共性归纳和集中，它表示同一类事物的本质。类是对象的抽象，对象是类的特例，也就是类的具体形式。

Go语言通过结构体(struct)将有关事物和对象进行共性归纳和集中。

d. 继承与重用

如果在软件开发中已经建立了一个名为A的“类”，又想另外建立一个名为B的“类”，而后者与前者内容基本相同，只是在前者的基础上增加了一些属性和行为，只需在类A的基础上增加一些新内容即可。这就是面向对象程序设计的继承机制。

利用继承可以简化程序设计的步骤。例如，“白马”继承了“马”的基本特征，又增加了新的特征——颜色。“马”是父类，或称为基类；“白马”是从“马”派生出来的，称为子类或派生类。

Go语言没有“继承”这个概念，但它通过匿名组合实现了这个功能，这就是“软件重用”(software reusability) 的思想。匿名组合在后续章节再做解释。

e. 多态性

一千个读者就有一千个哈姆雷特。面对同一事物，或者同一个消息，不同的人会有不同的表现，这种情况就是多态。

在Go语言中，没有多态这个概念，但Go语言通过接口(interface)实现了多态，我们在后续章节还会重点介绍接口。接口存储了一系列的方法，虽然不同类型的对象实例可以调用同一接口，即调用的都是相同方法名的方法。但是由于建立在不同类型的方法内容不同，它的表现形式就不相同。

1.2.2 面向对象编程的优缺点

面向对象编程由于对象实例化消耗资源，性能比面向过程低。

但面向对象编程的优点很多：

a. 代码维护简单

把事物看成对象，将数据和操作数据的方法进行封装，对象之间相互独立。这样在代码维护就更加简单。

b. 信息安全

将对象中的一些信息对外界隐藏，数据更加安全。

c. 可扩充性

面向对象编程通过继承可以很快地扩充这个类，创建一个具有扩充的功能的类。系统很容易从小到大逐步升级。

d. 表现灵活

不同的对象实现同一接口，有不同的表现形式。

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Go语言的面向对象编程

Go语言在面向对象编程的设计简洁又优雅。Go语言简洁，这是因为Go语言没有沿袭传统面向对象编程中的诸多概念，比如封装、继承、多态、虚函数、构造函数和析构函数、隐藏的this指针等。Go语言优雅，这是因为Go语言对面向对象的支持是语言类型系统中的天然组成部分。

封装、继承、多态是面向对象的三大特性。尽管Go语言没有封装、继承、多态这些概念，但它通过以下方式实现了这些特性：

▷封装：通过方法实现(方法在后续章节分析)；

▷ 继承：通过匿名组合实现(匿名组合在后续章节分析)；

▷ 多态：通过接口实现(接口在后续章节分析)。

原文链接：区块链技术语言（二十二）——Go语言面向对象

参考资料

[1] 谭浩强.C++面向对象程序设计[M]. 清华大学出版社，2006

[2] 陈维兴，陈昕.C++面向对象程序设计[M]. 人民邮电出版社，2010

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来源：链块学院

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