编程范型和面向对象程序设计

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

编程范型和面向对象程序设计之间的区别

编程范型 vs. 面向对象程序设计

编--程范型、编--程范式或程式--設計法（Programming paradigm），（範即模範、典範之意，範式即模式、方法），是一类典型的编程风格，是指从事软件工程的一类典型的风格（可以对照方法学）。如：函數式編程、程序編程、面向对象编程、指令式编程等等為不同的编程范型。 编程范型提供了（同时决定了）程序员对程序执行的看法。例如，在面向对象编程中，程序员认为程序是一系列相互作用的对象，而在函数式编程中一个程序会被看作是一个无状态的函数计算的序列。 正如软件工程中不同的群体会提倡不同的「方法学」一样，不同的编程语言也会提倡不同的「编程范型」。一些语言是专门为某个特定的范型设计的（如Smalltalk和Java支持面向对象编程，而Haskell和Scheme则支持函数式编程），同时还有另一些语言支持多种范型（如Ruby、Common Lisp、Python和Oz）。 很多编程范型已经被熟知他们禁止使用哪些技术，同时允许使用哪些。例如，纯粹的函数式编程不允许有副作用；结构化编程不允许使用goto。可能是因为这个原因，新的范型常常被那些习惯于较早的风格的人认为是教条主义或过分严格。然而，这样避免某些技术反而更加证明了关于程序正确性——或仅仅是理解它的行为——的法则，而不用限制程序语言的一般性。 编程范型和编程语言之间的关系可能十分复杂，由于一个编程语言可以支持多种范型。例如，C++设计时，支持过程化编程、面向对象编程以及泛型编程。然而，设计师和程序员们要考虑如何使用这些范型元素来构建一个程序。一个人可以用C++写出一个完全过程化的程序，另一个人也可以用C++写出一个纯粹的面向对象程序，甚至还有人可以写出杂揉了两种范型的程序。. 面向对象程序设计（Object-oriented programming，缩写：OOP）是種具有物件概念的程式編程典範，同时也是一种程序开发的抽象方针。它可能包含資料、、程式碼與方法。对象則指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩展性，物件裡的程序可以訪問及經常修改物件相關連的資料。在物件導向程式編程裡，電腦程式會被設計成彼此相關的物件。 面向对象程序设计可以看作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的对象的思想，这与传统的思想刚好相反：传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合，或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象，因此它们都可以被看作一个小型的“机器”，即对象。目前已经被证实的是，面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性，并且在大型项目设计中广为应用。此外，支持者声称面向对象程序设计要比以往的做法更加便于学习，因为它能够让人们更简单地设计并维护程序，使得程序更加便于分析、设计、理解。反对者在某些领域对此予以否认。 当我们提到面向对象的时候，它不仅指一种程序设计方法。它更多意义上是一种程序开发方式。在这一方面，我们必须了解更多关于面向对象系统分析和面向对象设计（Object Oriented Design，简称OOD）方面的知识。許多流行的程式語言是物件導向的,它們的風格就是會透由物件來創出實例。 重要的物件導向程式語言包含Common Lisp、Python、C++、Objective-C、Smalltalk、Delphi、Java、Swift、C#、Perl、Ruby 與 PHP等。.

C++

C++是一種使用廣泛的计算机程序設計語言。它是一種通用程序設計語言，支援多重编程模式，例如程序化程序設計、数据抽象、面向对象程序設計、泛型程序設計和设计模式等。 比雅尼·斯特勞斯特魯普博士在贝尔实验室工作期间在20世紀80年代發明並實現了C++。起初，這種語言被稱作“C with Classes”（“包含‘類’的C語言”），作為C語言的增強版出現。随后，C++不斷增加新特性。虚函数（virtual function）、运算符重载（operator overloading）、多繼承（multiple inheritance）、标准模板库（standard template library, STL）、异常处理（exception）、运行时类型信息（Runtime type information）、命名空間（namespace）等概念逐漸納入標準。1998年，國際標準組織（ISO）頒布了C++程序設計語言的第一個國際標準ISO/IEC 14882:1998，目前最新标准为ISO/IEC 14882:2017。根據《C++編--程思想》（Thinking in C++）一書，C++與C的代码执行效率往往相差在±5%之間。 C++語言發展大概可以分為三個階段：第一階段從80年代到1995年。這一階段C++語言基本上是傳統類型上的面向对象語言，並且憑藉着接近C語言的效率，在工業界使用的開發語言中佔據了相當大份額；第二階段從1995年到2000年，這一階段由於標準模板庫（STL）和後來的Boost等程式庫的出現，泛型程序設計在C++中佔據了越來越多的比重。當然，同時由於Java、C#等語言的出現和硬體價格的大規模下降，C++受到了一定的衝擊；第三階段從2000年至今，由於以Loki、MPL(Boost)等程式庫為代表的產生式編程和模板元編程的出現，C++出現了發展歷史上又一個新的高峰，這些新技術的出現以及和原有技術的融合，使C++已經成為當今主流程序設計語言中最複雜的一員。.

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Common Lisp

Common Lisp，縮寫為CL（不是組合邏輯的縮寫）是Lisp編程語言的一種方言，由ANSI INCITS 226-1994(R2004)（前身為ANSI X3.226-1994(R1999)），所定義的語言規範標準。Common Lisp HyperSpec是源自於ANSI Common Lisp標準的網頁超連結版本。 CL語言是為標準化和改良Maclisp而開發的後繼者。到20世紀80年代初，幾個工作群組已經在設計MacLisp各種後繼者，例如：Lisp Machine Lisp（又名 ZetaLisp），Spice Lisp，NIL和S-1 Lisp。CL是為了標準化和擴展此前眾多的MacLisp分支而開發，它本身並非具體的實作，而是對語言設立標準的規範。有數個實作符合Common Lisp規範，其中包括自由和開源軟件，以及商業化產品。CL支援了結構化、函數式和物件導向編程等範式。相对于各种嵌入在特定产品中的语言，如Emacs Lisp和AutoLISP，Common Lisp是一種用途廣泛的编程语言。不同於很多早期Lisp，Common Lisp如同Scheme，其中的變量是預設為詞法作用域的。 身為一種動態編程語言，它有助於進化和增量的軟件開發，並將其迭代編譯成高效的執行程序。這種增量開發通常是互動持續地改善，而不需中斷執行中的應用程序。它還支援在後期的分析和優化階段添加可選的型別註記與轉型，使編譯器產生更有效率的代碼。例如在硬體和實作的支援範圍內，fixnum能保存一個未封裝整數，允許比大整數或任意精度類型更高效率的運算。同樣地，在每個模組或函數的基礎上可聲明優化，指示編譯器要編譯成哪一類型的安全級別。 CL包含了支援多分派和方法組合的物件系統，縮寫為CLOS，它通常以元物件（Metaobject）協定來實現。 CL藉由標準功能進行擴展，例如Lisp宏（编译时期程序自身完成的代码重排（compile-time code rearrangement accomplished by the program itself））和阅读器宏（赋予用户自定义的語法以扩展具特殊意义的符号（extension of syntax to give special meaning to characters reserved for users for this purpose））。 CL為Maclisp和约翰·麦卡锡的原創Lisp提供了一些向後兼容性。這允許較舊的Lisp軟件移植到Common Lisp之上。.

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结构化编程

結構化程式設計（Structured programming），一種編程典範。它採用子程序、、for迴圈以及while迴圈等結構，來取代傳統的 goto。希望藉此來改善计算机程序的明晰性、品質以及開發時間，並且避免寫出麵條式代碼。 結構化程式設計在1960年代開始發展，及朱塞佩·賈可皮尼（Giuseppe Jacopini）於1966年5月在《Communications of the ACM》期刊發表論文，說明任何一個有goto指令的程式，可以改為完全不使用goto指令的程式，後來艾兹赫尔·戴克斯特拉在1968年也提出著名的論文《GOTO陳述有害論》（Go To Statement Considered Harmful），，因此結構化程式設計開始盛行，此概念理論上可以由結構化程式理論所證明，而在實務上，當時也有像ALGOL一樣，有豐富控制結構的程式語言來實現結構化程式設計。.

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面向对象程序设计

面向对象程序设计（Object-oriented programming，缩写：OOP）是種具有物件概念的程式編程典範，同时也是一种程序开发的抽象方针。它可能包含資料、、程式碼與方法。对象則指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩展性，物件裡的程序可以訪問及經常修改物件相關連的資料。在物件導向程式編程裡，電腦程式會被設計成彼此相關的物件。 面向对象程序设计可以看作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的对象的思想，这与传统的思想刚好相反：传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合，或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象，因此它们都可以被看作一个小型的“机器”，即对象。目前已经被证实的是，面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性，并且在大型项目设计中广为应用。此外，支持者声称面向对象程序设计要比以往的做法更加便于学习，因为它能够让人们更简单地设计并维护程序，使得程序更加便于分析、设计、理解。反对者在某些领域对此予以否认。 当我们提到面向对象的时候，它不仅指一种程序设计方法。它更多意义上是一种程序开发方式。在这一方面，我们必须了解更多关于面向对象系统分析和面向对象设计（Object Oriented Design，简称OOD）方面的知识。許多流行的程式語言是物件導向的,它們的風格就是會透由物件來創出實例。 重要的物件導向程式語言包含Common Lisp、Python、C++、Objective-C、Smalltalk、Delphi、Java、Swift、C#、Perl、Ruby 與 PHP等。.

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Java

Java是一種廣泛使用的電腦程式設計語言，擁有跨平台、物件導向、泛型程式設計的特性，广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。 任職於昇陽電腦的詹姆斯·高斯林等人于1990年代初开发Java語言的雛形，最初被命名为Oak，目標設定在家用电器等小型系統的程式语言，應用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通訊。由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun公司放弃了该项计划。随着1990年代網際網路的发展，Sun公司看見Oak在網際網路上应用的前景，于是改造了Oak，於1995年5月以Java的名称正式发布。Java伴随着互联网的迅猛发展而发展，逐渐成为重要的网络编程语言。 Java编程语言的风格十分接近C++语言。继承了C++语言面向对象技术的核心，Java舍弃了C++语言中容易引起错误的-zh-hans:指针; zh-hant:指標;-，改以-zh-hans:引用; zh-hant:參照;-取代，同時移除了C++中的--和多重继承特性，改用接口取代，增加垃圾回收器功能。在Java SE 1.5版本中引入了泛型编程、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱特性。昇陽電腦对Java语言的解释是：「Java编程语言是个简单、面向对象、分布式、解释性、健壮、安全与系统无关、可移植、高性能、多线程和动态的语言」 Java不同於一般的编译語言或直譯語言。它首先将源代码编译成字节码，然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码，从而实现了“一次编写，到处运行”的跨平台特性。在早期JVM中，这在一定程度上降低了Java程序的运行效率。但在J2SE1.4.2发布后，Java的執行速度有了大幅提升。 与传统型態不同，Sun公司在推出Java時就将其作为开放的技术。全球数以万计的Java开发公司被要求所设计的Java软件必须相互兼容。“Java语言靠群体的力量而非公司的力量”是 Sun公司的口号之一，并获得了广大软件开发商的认同。这与微软公司所倡导的注重精英和封闭式的模式完全不同，此外，微软公司後來推出了与之竞争的.NET平台以及模仿Java的C#语言。後來Sun公司被甲骨文公司併購，Java也隨之成為甲骨文公司的產品。 現時，行動作業系統Android大部分的代碼採用Java 程式設計語言編程。.

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Python

Python（ ），是一种广泛使用的高级编程语言，属于通用型编程语言，由吉多·范罗苏姆创造，第一版发布于1991年。可以視之為一種改良（加入一些其他程式語言的優點，如物件導向）的LISP。作为一种解释型语言，Python的设计哲学强调代码的可读性和简洁的语法（尤其是使用空格缩进划分代码块，而非使用大括号或者关键词）。相比於C++或Java，Python让开发者能够用更少的代码表达想法。不管是小型还是大型程序，该语言都试图让程序的结构清晰明了。 与Scheme、Ruby、Perl、Tcl等动态类型编程语言一样，Python拥有动态类型系统和垃圾回收功能，能够自动管理内存使用，并且支持多种编程范式，包括面向对象、命令式、函数式和过程式编程。其本身拥有一个巨大而广泛的标准库。 Python 解释器本身几乎可以在所有的操作系统中运行。Python的正式直譯器CPython是用C语言编写的、是一個由社群驱动的自由软件，目前由Python软件基金会管理。.

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Ruby

Ruby 是一种面向对象、命令式、函数式、动态的通用编程语言。在20世纪90年代中期由日本電腦科學家松本行弘（Matz）设计并开发。 遵守BSD许可证和Ruby License。它的灵感与特性来自于Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及Lisp语言。由Ruby语言本身还发展出了JRuby（Java平台）、IronRuby（.NET平台）等其他平台的Ruby语言替代品。.

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Smalltalk

Smalltalk，被。Smalltalk由艾伦·凯，Dan Ingalls，Ted Kaehler，Adele Goldberg等于70年代初在Xerox PARC开发。 Smalltalk对其它众多的程序设计语言的产生起到了极大的推动作用，主要有：C++，C#，Objective-C，Actor，Java和Ruby等。90年代的许多软件开发思想得利于Smalltalk，例如设计模式、敏捷编程和代码重构等。.

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