这几天在调程序，所以想写写自己对“面向对象编程”的一些理解，希望对打算入门计算机编程的同志们有所帮助。之前，好几个师弟问过我，C++与C有什么区别，学习面向对象语言需要掌握哪些基础。另外，我在阅读一些程序时，发现有许多程序虽然是使用的C++，但程序结构仍没有摆脱C的思维。所以，在此我想系统地论述面向对象编程的思想以及学习面向对象编程应当掌握的一些知识。
在写之前，我要强调，面向对象是一种方法论，而不是一种具体的编程语言，所以在学习时千万不要过份纠结某特定编程语言的语法，而要去深刻理解背后的编程思想。
为了比较好地对比面向对象和面向过程，文章里面的举例采用C++和C，但C#和JAVA是比C++更彻底的面向对象语言，如果没有学过c++的，建议直接学习C#或JAVA。
面向过程遇到的难题
面向过程，把问题世界看成步骤的逻辑组合。面向过程的编程往往会将一个问题分解成一个一个的步骤，这些步骤通过函数（function，C和C++）或方法（Method，JAVA）实现（后面统一采用“函数”的说法），然后再根据流程、逻辑将这些步骤进行组合（即按逻辑依次调用函数）。所以在编程之前，一般会画一些流程图，将步骤、流程、逻辑描述清楚，然后再开始写函数，最后写主程序调用这些函数。
我们先看一个问题：假设有一辆汽车，简化成一个质点，从A点直线运动到B点，AB的距离为500m，汽车要经历启动、加速、匀速、刹车等过程，汽车有最大速度，当加速到最大速度后匀速运动，刹车距离是20m，请用面向过程的方法来描述这个问题。
首先根据上面的问题描述设计一个流程图，
根据流程图我们知道需要实现start()，accelerate()，uniformMotion()，stop()等函数，同时我们还需要定义一些变量，如Vcurrent，Vmax，Lremain等等，再根据流程逻辑将这些函数进行组合
void main(){
start();
while(Vcurrent<Vmax) {
accelerate();
}
while(Lremain<20){
uniformMotion();
}
stop();
}
由此，我们会觉得面向过程的方法很简单，也很明了。但是如果把这个问题更复杂化一些：
汽车厂升级了该款汽车，加速度和最大速度都要都比改进的汽车大，厂家想通过一次比赛试验汽车的改进效果，于是改进前的汽车和改进后的汽车从A点同时出发，看哪一辆先到达B点。
此时要同时处理两辆汽车，要怎么办？是不是现在觉得用流程图去描述这个问题会变得费力多了，但也还勉强能实现，为B车重新设计一套类似的变量和函数即可。
但是问题如果更复杂呢？例如汽车增加新功能，可以转弯壁障，另外路上不只有这两辆车，还有公交车、货车、自行车、人，路面也不这么简单了，分成了私家车车道、公交车车道、非机动车车道和人行道，还有红绿灯、指示牌等交通管理设备，在这种情况下，如何用步骤去分解？简直要爆炸了！
由此可见，面向过程的抽象能力非常差，当问题复杂化后，面向过程的复杂度会成指数级上升，最后达到无法承受的程度。而且可以看到，面向过程的代码复用性也很差，只是函数级别的复用，这种强依赖于流程和逻辑的代码，耦合性极强，如果逻辑一变，就会有大量的代码需要修改，扩展性差、维护性差。
但是我们知道，计算机里面的虚拟世界越来越复杂，这是如何做到的呢？
既然面向过程遇到了难题，那么就放弃它，选择抽象能力更强、程度更高的编程思想——面向对象编程思想。
面向对象的哲学依据
既然面向对象是一种方法论，那么必然就有它的哲学依据。编程其实就是对现实世界的一种抽象，如何抽象现实世界，就必须要想清楚如何认知现实世界。
我们知道，本体哲学是讨论世界本源以及“存在”的哲学。关于“存在”的讨论，中国早在战国时期，名家公孙龙就提出了“白马非马”的论题，这个论题主要包含三层意思（参考冯友兰的《中国哲学简史》）：
- “马”是一种动物，“白”是一种颜色，“白马”是一种动物加一种颜色。三者内涵不同，所以白马非马。
- “马”的外延包括一切马，不区别颜色，而“白马”的外延只有白马，有颜色区别，外延不同，所以白马非马。
- “马”这个共相是一切马的本质属性，而“白马”这个共相不同，所以白马非马。
总结起来，之所以白马非马，是因为“马”和“白马”是“名”（概念）而非“实”（实体）。
公孙龙还有一篇《指物论》，指出了名与实的区别。公孙龙以“物”表示具体的个别的实体；以“指”表示抽象的共相（概念）。这里的共相就是指以某类事物共有的属性为内涵的名词。
到此，我们脑海里应该有了“概念”和“实体”的区别了。
希腊哲学家柏拉图也总结了类似的结论。柏拉图认为这个世界由两部分存在，一种是上帝创造的完美概念世界（形式世界，理型世界），这个概念就如同做饼干的模子，它是永恒不变的，另一个是实体世界，现实世界中的事物都是这些概念的映射，但这种映射并不是完美的，就如同用模子做饼干一样，饼干相似但并不完全一样。
但后来柏拉图的学生亚里士多德并不赞同他老师的观点，他并不认为现实世界来自于理型世界，也就是实体不是来自于概念，而恰好相反，概念来自于实体。他认为所谓形式只是某类事物共有的特征，所以用模子做饼干来比喻这个世界并不合适，他不赞同“概念”先于“实体”的说法。亚里士多德认为，我们所拥有的概念是透过我们感官感知到的事物而进入我们的意识形成的，而且我们拥有与生俱来的理性，可以组织所有的感官映像，并将它们加以整理和分类，所以才会产生诸如“植物”，“动物”，“人类”等概念。
所以亚里士多德给了人类一个最伟大的发明——分类！他认为我们区别事物的方法就是将事物分门别类，于是他开始尝试对世界上的万事万物进行分类，并且是有层级的分类，他在最高层把世界分成两大类：生物和非生物。然后把生物又分成植物和动物，动物又分成禽兽和人类，就这么一步一步地分下去。亚里士多德的分类作品涉及到各种科学，其中很多名词成了现代科学中常见的词汇，因此他的分类学说对今天的科学仍然有极大的影响。
说到这，我们明白了概念和实体的区别，并且了明白了我们认识事物、区别事物的方法——分类，这便是面向对象编程的哲学依据。
面向对象里面的“类”即“概念”（也叫形式、理型、名、指等），对象即实体（也即具体的、个别的事物），那么程序组织的方法就是分类。
那么，如何使用面向对象的方法解决上面关于汽车的问题呢？且听下回分解。
