MATLAB面向对象编程指南：提升代码可维护性和可重用性，打造可扩展的代码架构

# 1. MATLAB面向对象编程概述

面向对象编程（OOP）是一种强大的编程范式，它将数据和方法组织成称为对象的实体。MATLAB是一种广泛用于科学计算和工程领域的编程语言，它支持OOP，从而使开发和维护复杂的应用程序变得更加容易。

OOP的核心概念包括：

- **封装：**将数据和方法封装在对象中，隐藏实现细节并提高安全性。
- **继承：**允许子类从父类继承属性和方法，实现代码重用和可扩展性。
- **多态：**允许对象根据其类型以不同的方式响应相同的调用，提高代码灵活性。

# 2. MATLAB面向对象编程基础

### 2.1 类和对象的定义与使用

**2.1.1 类的定义和属性**

在MATLAB中，类是用于封装数据的模板。它定义了对象的属性（数据）和方法（操作）。要定义一个类，可以使用`classdef`关键字，后跟类名和属性列表。

classdef MyClass
    properties
        name
        age
    end
end

上述代码定义了一个名为`MyClass`的类，它具有两个属性：`name`和`age`。

**2.1.2 对象的创建和访问**

一旦定义了一个类，就可以使用`obj = MyClass()`创建该类的对象。对象是类的实例，它包含类的属性值。要访问对象的属性，可以使用点运算符（`.`）。

obj = MyClass();
obj.name = 'John Doe';
obj.age = 30;
disp(obj.name);  % 输出：John Doe

### 2.2 继承和多态

**2.2.1 子类的继承和重写**

继承允许一个类（子类）从另一个类（父类）继承属性和方法。子类可以通过`classdef`关键字和父类名来定义。

classdef MySubClass < MyClass
    properties
        salary
    end
    methods
        function obj = MySubClass(name, age, salary)
            obj@MyClass(name, age);  % 调用父类构造函数
            obj.salary = salary;
        end
    end
end

上述代码定义了一个子类`MySubClass`，它继承了`MyClass`的属性和方法，并添加了一个新的属性`salary`。子类还可以重写父类的方法，提供不同的实现。

**2.2.2 多态的实现和应用**

多态允许子类对象以与父类对象相同的方式被处理。MATLAB中，多态是通过方法重写实现的。当调用父类方法时，将调用子类重写的版本（如果存在）。

obj1 = MyClass('John Doe', 30);
obj2 = MySubClass('Jane Doe', 25, 50000);

% 调用父类方法
disp(obj1.getName());  % 输出：John Doe
disp(obj2.getName());  % 输出：Jane Doe

% 调用子类方法
disp(obj2.getSalary());  % 输出：50000

### 2.3 封装和访问控制

**2.3.1 访问修饰符的使用**

封装允许隐藏类的内部实现，只公开必要的接口。MATLAB中，访问修饰符用于控制对属性和方法的访问。常用的访问修饰符有：

- `public`：公开访问，可以在类内和类外访问。
- `protected`：受保护的访问，可以在类内和子类内访问。
- `private`：私有访问，只能在类内访问。

classdef MyClass
    properties (Access = public)
        name
    end
    properties (Access = protected)
        age
    end
    properties (Access = private)
        salary
    end
end

**2.3.2 封装的优点和实践**

封装提供了以下优点：

- 隐藏实现细节，提高代码的可维护性。
- 增强代码的可重用性，通过子类化和继承。
- 提高安全性，通过控制对敏感数据的访问。

在实践中，应根据需要仔细选择访问修饰符。一般来说，应将私有数据和方法限制在类内部，并公开必要的接口。

# 3. MATLAB面向对象编程进阶

### 3.1 接口和抽象类

**3.1.1 接口的定义和使用**

接口是定义了一组方法签名的抽象类型，它不包含任何实现。接口用于强制其实现类实现特定的方法，从而确保类的行为符合预期的标准。

**定义接口：**

interface IShape
    methods (Abstract)
        area()
        perimeter()
    end
end

**实现接口：**

class Rectangle < IShape
    properties
        width
        height
    end
    methods
        function obj = Rectangle(width, height)
            obj.width = width;
            obj.height = height;
        end
        function a = area(obj)
            a = obj.width * obj.height;
        end
        function p = perimeter(obj)
            p = 2 * (obj.width + obj.height);
        end
    end
end

**使用接口：**

% 创建一个矩形对象
rect = Rectangle(5, 10);

% 调用接口方法
area = rect.area();
perimeter = rect.perimeter();

disp(['面积：' num2st