C語言到C++語言

1、1第第11章章 C語言到語言到C+語言語言11-1 物件導(dǎo)向程式設(shè)計 11-2 青出於藍(lán)的C+11-3 C+的函數(shù)特殊功能 11-4 認(rèn)識類別 11-5 建構(gòu)子與解構(gòu)子11-6 本章綜合練習(xí) 211-1 物件導(dǎo)向程式設(shè)計 l物件導(dǎo)向程式設(shè)計 (Object-Oriented Programming, OOP)模式是近年來相當(dāng)流行的一種新興程式設(shè)計理念。 l主要讓我們在設(shè)計程式時，能以一種更生活化的設(shè)計觀念來進(jìn)行，並且所開發(fā)出來的程式也較容易擴(kuò)充、修改及維護(hù)，像是Smalltalk、C+、Java等語言。3物件導(dǎo)向設(shè)計相關(guān)元件表 物件導(dǎo)向元件 特 色 與 說 明 物 件物件是一個存在的個體，在V

2、B視窗軟體中，物件可以是一個圖形、文字檔案等。 類 別同一類物件的集合體就是類別。類別好比是一個設(shè)計圖，它定義了這類物件的集合體應(yīng)有的屬性或功能，而物件就是依據(jù)這份藍(lán)圖所產(chǎn)生的實體。也就是說，定義好類別後，可以實作許多物件實體。 屬 性屬性就是指類別所擁有的靜態(tài)特性。 方 法屬性就是指類別所具有的功能。 事 件物件該於何時啟動什麼樣的工作，必須由事件來觸發(fā)。例如當(dāng)在某區(qū)域按下滑鼠左鍵時，就會產(chǎn)生按下滑鼠左鍵的事件，而視窗軟體本身也會依物件的功能進(jìn)行該事件的處理。4物件導(dǎo)向程式設(shè)計的三種特性圖 5封裝 l將屬性(attributes)與行為(behavior)包入一個物件的過程，稱為封裝(enc

3、apsulation)。l也就是說，封裝的作用是將物件的功能細(xì)節(jié)加以隱藏，而只顯示出所提供的功能介面。6繼承 l繼承是接近現(xiàn)實生活中的遺傳，例如你的父母生下你，那麼你一定會遺傳到父母的某些特徵，當(dāng)物件導(dǎo)向技術(shù)以這種生活實例去定義其功能時，則稱為繼承。l在繼承關(guān)係中，被繼承者稱為基礎(chǔ)類別或父類別，而繼承者則稱衍生類別或子類別。l而繼承允許我們?nèi)ザx一個新的類別來繼承既存類別，進(jìn)而使用或修改繼承而來的方法，並可在子類別中加入新的資料成員與函數(shù)成員。7遺傳關(guān)係l繼承關(guān)係中，一個類別有單一個父類別，稱為單一繼承(single inheritance)。如果一個類別有多個父類別，則稱為多重繼承(mult

4、iple inheritance)。8多形l多形也是物件導(dǎo)向設(shè)計的重要特性，它展現(xiàn)了動態(tài)繫結(jié)(dynamic binding)的功能，也稱為同名異式(polymorphism)。l多形功能可讓軟體在發(fā)展和維謢時，達(dá)到充份的延伸性。 9青出於藍(lán)的C+ lC+語言可以說是包含了整個C語言，所以C語言的程式在編譯器上可以直接將副檔名c改為cpp，即可編譯成C+語言程式。 10表頭檔 舊型標(biāo)頭檔說明包含數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)包含標(biāo)準(zhǔn)輸出入函數(shù)包含字串處理函數(shù)包含時間、日期的處理函數(shù)包含標(biāo)準(zhǔn)輸出入函數(shù)包含檔案輸出入的處理函數(shù)新型標(biāo)頭檔說明的新型標(biāo)頭檔的新型標(biāo)頭檔的新型標(biāo)頭檔的新型標(biāo)頭檔的新型標(biāo)頭檔的新型標(biāo)頭檔包含

5、例外處理的類別包含標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(std)中String類別的定義及處理函數(shù)11註解 l在C語言中的註解(comment)是以/*/來表示，而C+除了支援C的註解寫法外，還多了一個雙斜線/的單行註解方式，也就是在程式中加入/，/後方所有的敘述都會被視為註解，並沒有註解結(jié)束符號。 l在C+語言中大都以/*/作為多行的註解方式，而以/作為短註解。 12名稱空間 l名稱空間(namespace)，主要是用來區(qū)別每個類別庫中的類別名稱，由於各個不同廠商所研發(fā)出的類別庫，可能會有相同的類別名稱，所以標(biāo)準(zhǔn)C+語言新增了名稱空間的概念，以用來區(qū)別各種定義名稱。l這樣的作法會將所定義的名稱區(qū)域化，也就是只有在該名

6、稱空間的區(qū)域才能看到或使用定義的名稱，並將所有的程式庫都封裝在std名稱空間中，避免被其他引用的程式庫影響。 13名稱空間示意圖 14bool資料型態(tài) l語法如下：bool 變數(shù)；或是bool 變數(shù)=true (or false)；l由於C+包容了C語言的語法，所以C中的關(guān)係和邏輯運(yùn)算子產(chǎn)生的運(yùn)算式結(jié)果，不論是整數(shù)型態(tài)的運(yùn)算式或是bool型態(tài)運(yùn)算式，在C+裡都會自動轉(zhuǎn)換成所需的資料型態(tài)。 15資料型態(tài)轉(zhuǎn)換 lC+言的資料型態(tài)轉(zhuǎn)換，包含了C的自動資料型態(tài)轉(zhuǎn)換和強(qiáng)制資料型態(tài)轉(zhuǎn)換，其規(guī)則和方式都與C相同。不過C+的強(qiáng)制資料型態(tài)則提供了另外一種新的格式：舊式C語言的強(qiáng)制資料型態(tài)轉(zhuǎn)換：int a；dou

7、ble d；d=(double)a；C+語言的資料型態(tài)轉(zhuǎn)換：d=double (a)；16標(biāo)準(zhǔn)輸出入函數(shù)l C+的標(biāo)準(zhǔn)輸出入函數(shù)與C中的標(biāo)準(zhǔn)輸出入函數(shù)相比，可說是非常簡化與方便。l其中C+的標(biāo)準(zhǔn)輸出指令為cout，讀作c-out，當(dāng)要輸出資料時，須搭配運(yùn)算子(output operator)，表示將指定變數(shù)的資料或字串移動至輸出設(shè)備。語法格式如下：字串輸出方式：cout字串；數(shù)值輸出方式：cout變數(shù)名稱；17第一個C+程式範(fàn)例實作：CH11_1l程式範(fàn)例是第一個C+程式，可輸入兩個數(shù)字，並判斷其大小，用意是能讓各位熟悉C的基本架構(gòu)。 18字串 lANSI/ISO C+語言裡的字串函數(shù)是由表頭

8、檔所定義，而原本C的字串則被另一個新式表頭檔含括，所以C+中是存在兩個字串類別。l一般C版本的字串，是由char字元加上陣列的概念組成，並以0作為結(jié)束，如果在C+中要編譯或使用C版本的字串，只需要引用表頭檔即可。 19字串結(jié)合的運(yùn)算子總表 運(yùn)算子功能用法=字串指定str=字串；+字串串接str1+str2；+=字串串接並指定str1+=str2；=等於str1=str2；比較兩個字串是否相等。!=不等於str1!=str2；比較兩個字串是否不等。小於依照ASCII碼的代碼數(shù)字比較。大於依照ASCII碼的代碼數(shù)字比較。=大於等於依照ASCII碼的代碼數(shù)字比較。註標(biāo)用於字串的陣列。輸入用於字串的輸

9、入。20C與C+字串的宣告與使用範(fàn)例：CH11_2l程式範(fàn)例是介紹C與C+字串的各種宣告範(fàn)例，及示範(fàn)字串的串接運(yùn)算作法。21動態(tài)配置功能lC+語言中的動態(tài)配置的運(yùn)算子為new和delete，分別取代C中應(yīng)用於動態(tài)配置的malloc()函數(shù)和free()函數(shù)。l它們的用法相似，不過new和delete不必引用表頭檔。 22newl宣告方法如下：資料型態(tài) *指標(biāo)名稱=new 資料型態(tài)(初始值)；l1.new運(yùn)算子會向系統(tǒng)要求配置記憶體，如果配置成功則傳回該記憶體位址，如配置失敗則傳回NULL值。l2.使用new運(yùn)算子動態(tài)配置記憶體時，可同時指定其初始值。 23deleteldelete運(yùn)算子是取代

10、了C中free()函數(shù)的功能。l因為使用new運(yùn)算子配置的記憶體空間，將會保留到程式結(jié)束執(zhí)行，才會歸還給系統(tǒng)。l因此當(dāng)配置的記憶體已不再使用時，就要使用delete運(yùn)算子來釋放該記憶體空間。 24new與delete運(yùn)算子的宣告與使用範(fàn)例：CH11_3 l程式範(fàn)例使用new運(yùn)算子配置動態(tài)記憶體空間來儲存輸入的數(shù)值，執(zhí)行加法運(yùn)算後顯示其和，並使用delete運(yùn)算子來釋放該記憶體空間。 25C+的函數(shù)特殊功能l在ANSI/ISO C+的函數(shù)部分，貼心地增加了一些功能或應(yīng)用，來取代一些C中較沒有效率的方法，讓C+在使用上更為方便。26函數(shù)的參數(shù)預(yù)設(shè)值l宣告方式與注意事項如下：資料型態(tài) 函數(shù)名稱(資料

11、型態(tài) 參數(shù)=數(shù)值)；或資料型態(tài) 函數(shù)名稱(資料型態(tài) 參數(shù)=數(shù)值.) 程式敘述區(qū)塊；l 以下是四點(diǎn)注意事項：參數(shù)預(yù)設(shè)值必須是常數(shù)或是全域變數(shù)。參數(shù)預(yù)設(shè)值只能在函數(shù)原形或是函數(shù)定義中，擇一做設(shè)定，不可重覆。所有參數(shù)列中的參數(shù)都可指定預(yù)設(shè)值。在宣告有多個參數(shù)的函數(shù)時，不指定預(yù)設(shè)值的參數(shù)必須從參數(shù)列的左邊開始放置，然後才是有預(yù)設(shè)值的參數(shù)。如果在呼叫函數(shù)時，仍有傳遞參數(shù)值的動作，優(yōu)先於參數(shù)預(yù)設(shè)值。27參數(shù)預(yù)設(shè)值的宣告與使用範(fàn)例：CH11_4l程式範(fàn)例示範(fàn)參數(shù)預(yù)設(shè)值與一般參數(shù)值間的差異與優(yōu)先次序。 28傳參考呼叫 l傳參考呼叫也是屬於傳址呼叫的一種，但是在傳參考方式函數(shù)中，形式參數(shù)並不會另外再配置記憶體存

12、放實際參數(shù)傳入的位址，而是直接把形式參數(shù)作為實際參數(shù)的一個別名(alias)。29傳參考呼叫函數(shù)的宣告與使用範(fàn)例：CH11_5l程式範(fàn)例是以傳參考方式來撰寫Int_swap()函數(shù)，並將傳入的整數(shù)值進(jìn)行交換。 l在Int_swap()函數(shù)定義內(nèi)的形式參數(shù)N_1與N_2，即為實際參數(shù)Num_1與Num_2的別名，兩者都參考到相同的變數(shù)。 30行內(nèi)函數(shù) l C+的行內(nèi)函數(shù)(inline function)類似C語言的參數(shù)巨集。l當(dāng)程式中使用到inline定義的函數(shù)時，C+會將呼叫inlie函數(shù)的部份，直接替換成inline函數(shù)內(nèi)的程式碼，而不會有實際的函數(shù)呼叫過程。 31inline函數(shù)的宣告與使

13、用範(fàn)例：CH11_6l程式範(fàn)例將利用inline函數(shù)來求取所輸入三個整數(shù)的和，並判斷是偶數(shù)或奇數(shù)。32函數(shù)多載l函數(shù)多載(Function Overloading) 是C+新增的功能，藉由函數(shù)多載的特性，使得同一個函數(shù)名稱可以用來定義成多個函數(shù)主體，而在程式中呼叫該函數(shù)名稱時，C+將會根據(jù)傳遞的形式參數(shù)個數(shù)與資料型態(tài)來決定實際呼叫的函數(shù)。l函數(shù)多載方式還必須依照以下兩個原則：函數(shù)名稱必須相同。各多載函數(shù)間的參數(shù)串列(arguments list)型態(tài)不能完全相同。 33函數(shù)多載的宣告與使用範(fàn)例：CH11_7l程式範(fàn)例將利用函數(shù)多載觀念來來設(shè)計一個簡單回傳所輸入不同型態(tài)值的相同名稱函數(shù)。 34認(rèn)

14、識類別l在日常生活中，舉目所見皆可當(dāng)成是一種物件(objects)，物件(object)是物件導(dǎo)向程式設(shè)計中的基本元素，而每一個物件的建立都必須透過類別(class)的宣告。 lC+與C語言最大的差異在於C+加入了類別語法，也因此讓C+成為具有物件導(dǎo)向程式設(shè)計的功能。 35類別宣告l類別在C+的物件導(dǎo)向程式設(shè)計中，是屬於使用者定義的抽象資料型態(tài)(Abstract Data Type:ADT)，內(nèi)部中包含此類別資料結(jié)構(gòu)的定義與處理此資料結(jié)構(gòu)的程式碼。l在類別中可以定義多種資料型態(tài)，這些資料稱為類別的資料成員(Data Member)，而類別中存取資料的函數(shù)，稱為成員函數(shù)(Member Funct

15、ion)，也可以稱為方法(method)。 36類別名稱 l存取層級關(guān)鍵字可分為以下三種：class 類別名稱private: / 不被外界所存取，皆未定義時預(yù)設(shè)值 私有成員 protected: / 只被繼承的類別所引用 保護(hù)成員 public: / 無存取現(xiàn)制，可任意存取 公用成員;37資料成員與成員函數(shù)l資料成員資料成員就是資料變數(shù)的部分，主要作為類別描述狀態(tài)之用，各位可以使用任何資料型態(tài)在類別內(nèi)定義。 l成員函數(shù)成員函數(shù)指作用於資料成員的相關(guān)函數(shù)，是作為類別所描述之物件行為。通常運(yùn)用於內(nèi)部狀態(tài)改變的操作，或是與其他物件溝通的橋樑。 38建立類別物件l當(dāng)類別宣告與定義後，等於是建立了一個

16、新的資料形態(tài)，然後就可以利用這種形態(tài)來宣告和建立物件。建立類別中物件的宣告格式如下：類別名稱 物件名稱;l類別名稱是指class定義的名稱，物件名稱則是用來存放這一個類別形態(tài)的變數(shù)名稱。 39類別物件的宣告與使用範(fàn)例：CH11_8l程式範(fàn)例將利用類別型態(tài)所宣告的物件來讓使用者輸入學(xué)號、數(shù)學(xué)成績以及英文成績之後，將總分及平均顯示出來。40建構(gòu)子與解構(gòu)子l如果在宣告物件後，希望能指定物件中資料成員的初始值，可以使用建構(gòu)子（constructor）來宣告。l而解構(gòu)子（destructor）則是用來釋放物件所佔(zhàn)用之記憶體，以作為其它物件所用。 41建構(gòu)子簡介l建構(gòu)子（constructor）是一種初始

17、化類別物件的成員函數(shù)，可用於將物件內(nèi)部的私有資料成員設(shè)定初始值。 1.建構(gòu)子的名稱必須與類別名稱相同，例如class名稱為 MyClass，則建構(gòu)子為MyClass()。2.不需指定傳回型態(tài)，也就是沒有傳回值。3.當(dāng)物件被建立時將自動產(chǎn)生預(yù)設(shè)建構(gòu)子，預(yù)設(shè)建構(gòu)子並不提供參數(shù)列傳入。4.建構(gòu)子可以有多載功能，也就是一個類別內(nèi)可以存在多個相同名稱，但參數(shù)列不同的建構(gòu)子。42建構(gòu)子的宣告與使用範(fàn)例：CH11_9l程式範(fàn)例是說明建構(gòu)子的宣告與定義，並在類別中建立建構(gòu)子，再於建立類別物件時，給予物件不同的初值。 43建構(gòu)子多載功能的宣告與應(yīng)用範(fàn)例：CH11_10l程式範(fàn)例中將以指標(biāo)型態(tài)來動態(tài)配置類別物件，

18、來實作與示範(fàn)建構(gòu)子多載功能。 44解構(gòu)子l宣告語法如下：類別名稱()/程式主體l解構(gòu)子不可以多載(overload)，一個類別只能有一個解構(gòu)子。l解構(gòu)子的第一個字必須是，其餘則與該類別的名稱相同。l解構(gòu)子不含任何參數(shù)也不能回傳值。l在程式區(qū)塊結(jié)束前，所有在區(qū)塊中曾經(jīng)宣告的物件，都會依照先建構(gòu)者後解構(gòu)的順序執(zhí)行(first-construct-last-destructor)。45解構(gòu)子的宣告與使用範(fàn)例：CH11_1146函數(shù)物件傳遞l函數(shù)中傳遞物件參數(shù)和傳遞一般參數(shù)的方式大同小異，只要將一般資料型態(tài)參數(shù)列改為類別名稱即可。 47函數(shù)物件傳遞的宣告與使用範(fàn)例：CH11_12l程式範(fàn)例定義了square類別，並可透過建構(gòu)子初始化資料成員。 l該類別的成員函數(shù)可以接收另一個squ