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C++四种编程范式及例子

本文摘自:https://blog.csdn.net/qq_37848398/article/details/109135592

C++四种编程范式及例子


这两天正好听了 胡船长 四堂很不错的网课,把第一堂课涉及到的C++中用四种方式实现add()即两个数加法运算总结一下,顺便查阅补充一下自身的理论知识。

1. 面向过程(Procedure Programming, PP)

面向过程编程(Procedure Programming, PP),也被称为命令式编程,也是大家最为熟悉的一种传统的编程方式。从本质上讲,它是“冯.诺伊曼机“运行机制的抽象,它的编程思维方式源于计算机指令的顺序排列。

面向过程编程的步骤:
首先,我们必须将待解问题的解决方案抽象为一系列概念化的步骤。然后通过编程的方式将这些步骤转化为程序指令集(算法),而这些指令按照一定的顺序排列,用来说明如何执行一个任务或解决一个问题。这就意味着,程序员必须要知道程序要完成什么,并且告诉计算机如何来进行所需的计算工作,包括每个细节操作。简言之,就是将计算机看作一个善始善终服从命令的装置。

代码如下:

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

2. 面向对象(Object Oriented Programming, OOP)

面向对象编程(Object Oriented Programming, OOP),包含类、对象、封装、继承、多态、重载等机制,通过类和类之间的消息机制建模,提倡针对不同的场景问题构建不同的数据结构,通过方法的调用或消息的互通实现程序交互。就C++而言,OOP 的意思是利用类层级(classhierarchies)及虚函数进行编程,从而可以通过精制的接口操作各种类型的对象,并且程序本身也可以通过派生(derivation)进行功能增量扩展。

托马斯.库恩提出“科学的革命”的范式论之后,Robert Floyd在1979年图灵奖的颁奖演说中使用了编程范式一词。编程范式一般包括三个方面,以OOP为例:

包括三个方面,以OOP为例:
1. 学科的逻辑体系——规则范式:如类/对象、继承、动态绑定、方法改写、对象替换等等机制。
2. 心理认知因素——心理范式:按照面向对象编程之父Alan Kay的观点,“计算就是模拟”。OOP范式极其重视隐喻(metaphor)的价值,通过拟人化,按照自然的方式模拟自然。
3.自然观/世界观——观念范式:强调程序的组织技术,视程序为松散耦合的对象/类的集合,以继承机制将类组织成一个层次结构,把程序运行视为相互服务的对象们之间的对话。

class AddClass {
public :
    int operator()(int a, int b) {               // 类中重载()
        return a + b;
    }
};

3. 泛型编程(Generic Programming,GP)

所谓泛型编程就是独立于任何特定类型的方式编写代码,使用泛型程序时,需要提供具体陈旭实例所操作的类型或者值。我们经常用到STL容器、迭代器、和算法都是泛型编程的例子;

  1. 模板是C++支持参数化多态的工具,使用模板可以使用户为类或者函数声明一种一般模式,使得类中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取得任意类型;

  2. 模板是一种对类型进行参数化的工具;

  3. 通常有两种形式:函数模板和类模板;

  4. 函数模板针对仅参数类型不同的函数;

  5. 类模板针对仅数据成员和成员函数类型不同的类;

  6. 使用模板的目的就是能够让程序员编写与类型无关的代码。比如编写了一个交换两个整型int 类型的swap函数,这个函数就只能实现int 型,对double,字符这些类型无法实现,要实现这些类型的交换就要重新编写另一个swap函数。使用模板的目的就是要让这程序的实现与类型无关,比如一个swap模板函数,即可以实现int 型,又可以实现double型的交换。具体关于C++泛型编程例子

// 模板函数
template<typename T, typename U>
auto add3(T &&a, U &&b) -> decltype(a + b) {              // decltype为类型说明符
    return a + b;
}

其中上面程序decltype(a + b)中decltype为C++11新标准引进的类型说明符,他的作用是返回操作数的数据类型,编译器分析表达式得到它的类型,去不实际计算表达式的值。这样可以通过表达式推断出要定义的变量类型,但是不用该表达式的值初始化变量,有点类似auto,auto在初始化可以用,如下:

auto f=[](int a,int b){return a+b;};//与上面lambda表达式的声明是等价的

4. 函数编程(Lambda 表达式实现)

函数式编程,是将程序描述为表达式和变换,以数学方程的形式建立模型,并且尽量避免可变的状态。C++11中引入了lambda表达式的概念。一个lambda表达式标识一个可调用的代码单元,我们可以将其理解为一个未命名的内联函数。

一个lambda表达式具有如下形式:
捕获列表->返回类型{函数体}

我们可以忽略参数列表、箭头和返回类型,但必须永远包含捕获列表和函数体。我们可以按照下面的方式定义一个实现add的lambda表达式:

auto add4 = [](int a, int b) -> int { return a+b };

综上,1.2.3.4关于C++中用四种方式实现add()到此完毕,附上最终运行代码:

/*************************************************************************
	> File Name: add.cpp
	> Author:
	> Mail: 
	> Created Time:
 ************************************************************************/

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <queue>
#include <stack>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <map>
#include <set>
#include <vector>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

class AddClass {
public :
    int operator()(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};

template<typename T, typename U>
auto add3(T &&a, U &&b) -> decltype(a + b) {
    return a + b;
}

auto add4 = [](int a, int b) -> int {
    return a + b;
};


int main() {
    AddClass add2;
    cout << add(3, 4) << endl;
    cout << add2(3, 4) << endl;
    cout << add3(3, 4) << endl;
    cout << add4(3, 4) << endl;

    A a;
    a = 3;
    return 0;
}

参考

[1] https://blog.csdn.net/richenyunqi/article/details/89530589
[2] http://blog.sae.sina.com.cn/archives/3218

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