C++四種程式設計範式及例子

• 1. 面向過程（Procedure Programming, PP）
• 2. 面向對象（Object Oriented Programming, OOP）
• 3. 泛型程式設計（Generic Programming，GP）
• 4. 函數程式設計（Lambda 表達式實作）
• • • 參考

這兩天正好聽了 胡船長 四堂很不錯的網課，把第一堂課涉及到的C++中用四種方式實作add（）即兩個數加法運算總結一下，順便查閱補充一下自身的理論知識。

1. 面向過程（Procedure Programming, PP）

面向過程程式設計（Procedure Programming, PP），也被稱為指令式程式設計，也是大家最為熟悉的一種傳統的程式設計方式。從本質上講，它是“馮.諾伊曼機“運作機制的抽象，它的程式設計思維方式源于計算機指令的順序排列。

面向過程程式設計的步驟：

首先，我們必須将待解問題的解決方案抽象為一系列概念化的步驟。然後通過程式設計的方式将這些步驟轉化為程式指令集（算法），而這些指令按照一定的順序排列，用來說明如何執行一個任務或解決一個問題。這就意味着，程式員必須要知道程式要完成什麼，并且告訴計算機如何來進行所需的計算工作，包括每個細節操作。簡言之，就是将計算機看作一個善始善終服從指令的裝置。

代碼如下：

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

2. 面向對象（Object Oriented Programming, OOP）

面向對象程式設計（Object Oriented Programming, OOP），包含類、對象、封裝、繼承、多态、重載等機制，通過類和類之間的消息機制模組化，提倡針對不同的場景問題建構不同的資料結構，通過方法的調用或消息的互通實作程式互動。就C++而言，OOP 的意思是利用類層級（classhierarchies）及虛函數進行程式設計，進而可以通過精制的接口操作各種類型的對象，并且程式本身也可以通過派生（derivation）進行功能增量擴充。

托馬斯.庫恩提出“科學的革命”的範式論之後，Robert Floyd在1979年圖靈獎的頒獎演說中使用了程式設計範式一詞。程式設計範式一般包括三個方面，以OOP為例：

包括三個方面，以OOP為例：

1. 學科的邏輯體系——規則範式：如類/對象、繼承、動态綁定、方法改寫、對象替換等等機制。

2. 心理認知因素——心理範式：按照面向對象程式設計之父Alan Kay的觀點，“計算就是模拟”。OOP範式極其重視隐喻（metaphor）的價值，通過拟人化，按照自然的方式模拟自然。

3.自然觀/世界觀——觀念範式：強調程式的組織技術，視程式為松散耦合的對象/類的集合，以繼承機制将類組織成一個層次結構，把程式運作視為互相服務的對象們之間的對話。

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

3. 泛型程式設計（Generic Programming，GP）

所謂泛型程式設計就是獨立于任何特定類型的方式編寫代碼，使用泛型程式時，需要提供具體陳旭執行個體所操作的類型或者值。我們經常用到STL容器、疊代器、和算法都是泛型程式設計的例子；

1. 模闆是C++支援參數化多态的工具，使用模闆可以使使用者為類或者函數聲明一種一般模式，使得類中的某些資料成員或者成員函數的參數、傳回值取得任意類型；
2. 模闆是一種對類型進行參數化的工具；
3. 通常有兩種形式：函數模闆和類模闆；
4. 函數模闆針對僅參數類型不同的函數；
5. 類模闆針對僅資料成員和成員函數類型不同的類；
6. 使用模闆的目的就是能夠讓程式員編寫與類型無關的代碼。比如編寫了一個交換兩個整型int 類型的swap函數，這個函數就隻能實作int 型，對double，字元這些類型無法實作，要實作這些類型的交換就要重新編寫另一個swap函數。使用模闆的目的就是要讓這程式的實作與類型無關，比如一個swap模闆函數，即可以實作int 型，又可以實作double型的交換。具體關于C++泛型程式設計例子

// 模闆函數
template<typename T, typename U>
auto add3(T &&a, U &&b) -> decltype(a + b) {              // decltype為類型說明符
    return a + b;
}
           

其中上面程式decltype(a + b)中decltype為C++11新标準引進的類型說明符，他的作用是傳回操作數的資料類型，編譯器分析表達式得到它的類型，去不實際計算表達式的值。這樣可以通過表達式推斷出要定義的變量類型，但是不用該表達式的值初始化變量，有點類似auto，auto在初始化可以用，如下：

4. 函數程式設計（Lambda 表達式實作）

函數式程式設計，是将程式描述為表達式和變換，以數學方程的形式建立模型，并且盡量避免可變的狀态。C++11中引入了lambda表達式的概念。一個lambda表達式辨別一個可調用的代碼單元，我們可以将其了解為一個未命名的内聯函數。

一個lambda表達式具有如下形式：

捕獲清單->傳回類型{函數體}

我們可以忽略參數清單、箭頭和傳回類型，但必須永遠包含捕獲清單和函數體。我們可以按照下面的方式定義一個實作add的lambda表達式：

綜上，1.2.3.4關于C++中用四種方式實作add（）到此完畢，附上最終運作代碼：

/*************************************************************************
	> 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;
}
           

參考

[1] https://blog.csdn.net/richenyunqi/article/details/89530589

[2] http://blog.sae.sina.com.cn/archives/3218