類和對象C++語言程序設(shè)計

1、第四章 類與對象C+語言程序設(shè)計類和對象C+語言程序設(shè)計本章主要內(nèi)容面向?qū)ο蟮乃枷隣OP的基本特點類概念和聲明對象構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)類的組合2類和對象C+語言程序設(shè)計回顧：面向過程的設(shè)計方法重點:如何實現(xiàn)的細節(jié)和過程，將數(shù)據(jù)與函數(shù)分開。形式：主模塊+若干個子模塊（main()+子函數(shù)）。特點：自頂向下，逐步求精功能分解。缺點：效率低，程序的可重用性差。面向?qū)ο蟮乃枷?類和對象C+語言程序設(shè)計面向?qū)ο蟮姆椒康模簩崿F(xiàn)軟件設(shè)計的產(chǎn)業(yè)化。觀點：自然界是由實體（對象）所組成。程序設(shè)計方法：使用面向?qū)ο蟮挠^點來描述模仿并處理現(xiàn)實問題。要求：高度概括、分類、和抽象。面向?qū)ο蟮乃枷?類

2、和對象C+語言程序設(shè)計抽象抽象是對具體對象（問題）進行概括，抽出這一類對象的公共性質(zhì)并加以描述的過程。先注意問題的本質(zhì)及描述，其次是實現(xiàn)過程或細節(jié)。數(shù)據(jù)抽象：描述某類對象的屬性或狀態(tài)（對象相互區(qū)別的物理量）。代碼抽象：描述某類對象的共有的行為特征或具有的功能。抽象的實現(xiàn)：通過類的聲明。OOP的基本特點5類和對象C+語言程序設(shè)計抽象實例鐘表數(shù)據(jù)抽象：int Hour,int Minute,int Second代碼抽象：SetTime(),ShowTime()OOP的基本特點6類和對象C+語言程序設(shè)計抽象實例鐘表類class Clock public: void SetTime(int NewH,

3、int NewM,int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second;OOP的基本特點7類和對象C+語言程序設(shè)計抽象實例人數(shù)據(jù)抽象：char *name,char *gender,int age,int id代碼抽象：生物屬性角度：GetCloth(), Eat(), Step(),社會屬性角度：Work(), Promote() ,OOP的基本特點8類和對象C+語言程序設(shè)計封裝將抽象出的數(shù)據(jù)成員、代碼成員相結(jié)合，將它們視為一個整體。目的是曾強安全性和簡化編程，使用者不必了解具體的實現(xiàn)細節(jié)，而只需要通過外部接口，以特定的訪問權(quán)

4、限，來使用類的成員。實現(xiàn)封裝：類聲明中的OOP的基本特點9類和對象C+語言程序設(shè)計封裝實例：class Clock public:void SetTime(int NewH,int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second;邊界特定的訪問權(quán)限OOP的基本特點外部接口10類和對象C+語言程序設(shè)計繼承與派生是C+中支持層次分類的一種機制，允許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上，進行更具體的說明。實現(xiàn)：聲明派生類見第7章OOP的基本特點11類和對象C+語言程序設(shè)計多態(tài)性多態(tài)：同一名稱，不同的功能實現(xiàn)方式。目的：達到

5、行為標識統(tǒng)一，減少程序中標識符的個數(shù)。實現(xiàn)：重載函數(shù)和虛函數(shù)見第8章OOP的基本特點12類和對象C+語言程序設(shè)計c+中的類類是具有相同屬性和行為的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和行為兩個主要部分。利用類可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝、隱藏、繼承與派生。利用類易于編寫大型復(fù)雜程序，其模塊化程度比C中采用函數(shù)更高。類 和 對 象13類和對象C+語言程序設(shè)計類的聲明形式 類是一種用戶自定義類型，聲明形式：class 類名稱 public: 公有成員（外部接口） private: 私有成員 protected: 保護型成員類 和 對 象14類和對象C+語言程序設(shè)計公有類

6、型成員在關(guān)鍵字public后面聲明，它們是類與外部的接口，任何外部函數(shù)都可以訪問公有類型數(shù)據(jù)和函數(shù)。類 和 對 象15類和對象C+語言程序設(shè)計私有類型成員在關(guān)鍵字private后面聲明，只允許本類中的函數(shù)訪問，而類外部的任何函數(shù)都不能訪問。如果緊跟在類名稱的后面聲明私有成員，則關(guān)鍵字private可以省略。類 和 對 象16類和對象C+語言程序設(shè)計保護類型與private類似，其差別表現(xiàn)在繼承與派生時對派生類的影響不同，第七章講。類 和 對 象17類和對象C+語言程序設(shè)計類的成員class Clock public: void SetTime(int NewH, int NewM, int N

7、ewS); void ShowTime(); private: int Hour, Minute, Second;類 和 對 象成員數(shù)據(jù)成員函數(shù)18類和對象C+語言程序設(shè)計void Clock:SetTime(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS;void Clock:ShowTime() coutHour:Minute:Second;19類和對象C+語言程序設(shè)計成員數(shù)據(jù)與一般的變量聲明相同，但需要將它放在類的聲明體中。類 和 對 象20類和對象C+語言程序設(shè)計成員函數(shù)在類中說明原型，可以在類外給出函

8、數(shù)體實現(xiàn)，并在函數(shù)名前使用類名加以限定。也可以直接在類中給出函數(shù)體，形成內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)。允許聲明重載函數(shù)和帶默認形參值的函數(shù)類 和 對 象21類和對象C+語言程序設(shè)計內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)為了提高運行時的效率，對于較簡單的函數(shù)可以聲明為內(nèi)聯(lián)形式。內(nèi)聯(lián)函數(shù)體中不要有復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如循環(huán)語句和switch語句）。在類中聲明內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的方式：將函數(shù)體放在類的聲明中。使用inline關(guān)鍵字。類 和 對 象22類和對象C+語言程序設(shè)計內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(一)class Point public: void Init(int initX,int initY) X=initX; Y=initY; int GetX() re

9、turn X; int GetY() return Y; private: int X,Y;類 和 對 象23類和對象C+語言程序設(shè)計內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(二)class Point public: void Init(int initX,int initY); int GetX()； int GetY()； private: int X,Y;類 和 對 象24類和對象C+語言程序設(shè)計inline void Point: Init(int initX,int initY) X=initX; Y=initY;inline int Point:GetX() return X;inline int Po

10、int:GetY() return Y;25類和對象C+語言程序設(shè)計對象類的對象是該類的某一特定實體，即類類型的變量。聲明形式： 類名 對象名；例： Clock myClock;類 和 對 象26類和對象C+語言程序設(shè)計類中成員的訪問方式類中成員互訪直接使用成員名類外訪問使用“對象名.成員名”方式訪問 public 屬性的成員類 和 對 象27類和對象C+語言程序設(shè)計例4-1類的應(yīng)用舉例#includeusing namespace std;class Clock ./類的聲明略/.類的實現(xiàn)略int main() Clock myClock; myClock.SetTime(8,30,30);

11、 myClock.ShowTime();類 和 對 象28類和對象C+語言程序設(shè)計構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)的作用是在對象被創(chuàng)建時使用特定的值構(gòu)造對象，或者說將對象初始化為一個特定的狀態(tài)。在對象創(chuàng)建時由系統(tǒng)自動調(diào)用。如果程序中未聲明，則系統(tǒng)自動產(chǎn)生出一個默認形式的構(gòu)造函數(shù)允許為內(nèi)聯(lián)函數(shù)、重載函數(shù)、帶默認形參值的函數(shù)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)29類和對象C+語言程序設(shè)計構(gòu)造函數(shù)舉例class Clockpublic:Clock(int NewH,int NewM,int NewS);/構(gòu)造函數(shù)void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void ShowTime();priv

12、ate:int Hour,Minute,Second;構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)30類和對象C+語言程序設(shè)計構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn)：Clock:Clock(int NewH, int NewM, int NewS)Hour= NewH;Minute= NewM;Second= NewS;建立對象時構(gòu)造函數(shù)的作用：int main() Clock c(0,0,0); /隱含調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，將初始值作為實參。 c.ShowTime();31類和對象C+語言程序設(shè)計拷貝構(gòu)造函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，其形參為本類的對象引用。class 類名 public : 類名（形參）；/構(gòu)造函數(shù) 類名（類名 &對象名）

13、；/拷貝構(gòu)造函數(shù) .；類名:類（類名 &對象名）/拷貝構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn) 函數(shù)體 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)32類和對象C+語言程序設(shè)計拷貝構(gòu)造函數(shù)(例4-2)class Point public: Point(int xx=0,int yy=0)X=xx; Y=yy; Point(Point& p); int GetX() return X; int GetY() return Y; private: int X,Y;構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)33類和對象C+語言程序設(shè)計Point:Point (Point& p) X=p.X; Y=p.Y; cout拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用endl;34類和對象C+語言程序設(shè)計拷貝

14、構(gòu)造函數(shù)(例4-2)當用類的一個對象去初始化該類的另一個對象時系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)拷貝賦值。int main() Point A(1,2); Point B(A); /拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用 coutB.GetX()endl;構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)35類和對象C+語言程序設(shè)計拷貝構(gòu)造函數(shù)(例4-2)若函數(shù)的形參為類對象，調(diào)用函數(shù)時，實參賦值給形參，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：void fun1(Point p) coutp.GetX()endl; int main() Point A(1,2); fun1(A); /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù) 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)36類和對象C+語言程序設(shè)計拷貝構(gòu)造函

15、數(shù)(例4-2)當函數(shù)的返回值是類對象時，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：Point fun2() Point A(1,2); return A; /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)int main() Point B; B=fun2(); 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)37類和對象C+語言程序設(shè)計默認的拷貝構(gòu)造函數(shù)如果程序員沒有為類聲明拷貝初始化構(gòu)造函數(shù)，則編譯器自己生成一個默認的拷貝構(gòu)造函數(shù)。這個構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的功能是：用作為初始值的對象的每個數(shù)據(jù)成員的值，初始化將要建立的對象的對應(yīng)數(shù)據(jù)成員。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)38類和對象C+語言程序設(shè)計析構(gòu)函數(shù)完成對象被刪除前的一些清理工作。在對象的生存期結(jié)束的時刻系統(tǒng)自動調(diào)用它，然后

16、再釋放此對象所屬的空間。如果程序中未聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器將自動產(chǎn)生一個默認的析構(gòu)函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)39類和對象C+語言程序設(shè)計構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)舉例#includeusing namespace std;class Point public: Point(int xx,int yy); Point(); /.其他函數(shù)原型 private: int X,int Y;構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)40類和對象C+語言程序設(shè)計Point:Point(int xx,int yy) X=xx; Y=yy;Point:Point()/.其他函數(shù)的實現(xiàn)略41類和對象C+語言程序設(shè)計類的應(yīng)用舉例(例4-3)一圓形游

17、泳池如圖所示，現(xiàn)在需在其周圍建一圓形過道，并在其四周圍上柵欄。柵欄價格為35元/米，過道造價為20元/平方米。過道寬度為3米，游泳池半徑由鍵盤輸入。要求編程計算并輸出過道和柵欄的造價。游泳池過道42類和對象C+語言程序設(shè)計#include using namespace std;const float PI = 3.14159;const float FencePrice = 35;const float ConcretePrice = 20;/聲明類Circle 及其數(shù)據(jù)和方法class Circle private: float radius; public: Circle(float r

18、); /構(gòu)造函數(shù) float Circumference() const; /圓周長 float Area() const; /圓面積;43類和對象C+語言程序設(shè)計/ 類的實現(xiàn)/ 構(gòu)造函數(shù)初始化數(shù)據(jù)成員radiusCircle:Circle(float r)radius=r/ 計算圓的周長float Circle:Circumference() const return 2 * PI * radius; / 計算圓的面積 float Circle:Area() const return PI * radius * radius;44類和對象C+語言程序設(shè)計void main () float

19、radius; float FenceCost, ConcreteCost; / 提示用戶輸入半徑 coutradius; / 聲明 Circle 對象 Circle Pool(radius); Circle PoolRim(radius + 3); 45類和對象C+語言程序設(shè)計 /計算柵欄造價并輸出 FenceCost=PoolRim.Circumference()*FencePrice; coutFencing Cost is ￥FenceCostendl; /計算過道造價并輸出 ConcreteCost=(PoolRim.Area()- Pool.Area()*ConcretePrice

20、; coutConcrete Cost is ￥ConcreteCostendl;運行結(jié)果Enter the radius of the pool: 10Fencing Cost is ￥2858.85Concrete Cost is ￥4335.3946類和對象C+語言程序設(shè)計組合的概念類中的成員數(shù)據(jù)是另一個類的對象?？梢栽谝延谐橄蟮幕A(chǔ)上實現(xiàn)更復(fù)雜的抽象。類 的 組 合47類和對象C+語言程序設(shè)計舉例class Point private: float x,y; /點的坐標 public: Point(float h,float v); /構(gòu)造函數(shù) float GetX(void); /取

21、X坐標 float GetY(void); /取Y坐標 void Draw(void); /在(x,y)處畫點;/.函數(shù)的實現(xiàn)略類 的 組 合48類和對象C+語言程序設(shè)計class Line private: Point p1,p2; /線段的兩個端點 public: Line(Point a,Point b); /構(gòu)造函數(shù) Void Draw(void); /畫出線段;/.函數(shù)的實現(xiàn)略49類和對象C+語言程序設(shè)計類組合的構(gòu)造函數(shù)設(shè)計原則：不僅要負責對本類中的基本類型成員數(shù)據(jù)賦初值，也要對對象成員初始化。聲明形式：類名:類名(對象成員所需的形參，本類成員形參) :對象1(參數(shù))，對象2(參數(shù))

22、，. 本類初始化 類 的 組 合50類和對象C+語言程序設(shè)計類組合的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序：先調(diào)用內(nèi)嵌對象的構(gòu)造函數(shù)（按內(nèi)嵌時的聲明順序，先聲明者先構(gòu)造）。然后調(diào)用本類的構(gòu)造函數(shù)。（析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序相反）若調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù)（即無形參的），則內(nèi)嵌對象的初始化也將調(diào)用相應(yīng)的默認構(gòu)造函數(shù)。類 的 組 合51類和對象C+語言程序設(shè)計類的組合舉例（二）class Part /部件類 public: Part(); Part(int i); Part(); void Print(); private: int val;類 的 組 合52類和對象C+語言程序設(shè)計class Whole public:

23、 Whole(); Whole(int i,int j,int k); Whole(); void Print(); private: Part one; Part two; int date;53類和對象C+語言程序設(shè)計Whole:Whole() date=0;Whole:Whole(int i,int j,int k): two(i),one(j),date(k)/.其他函數(shù)的實現(xiàn)略54類和對象C+語言程序設(shè)計互相引用的兩個類class A public: void f(B b);class B public: void g(A a);編譯錯誤：ref.cpp(3) : error C20

24、61: syntax error : identifier B類 的 組 合55類和對象C+語言程序設(shè)計前向引用聲明class B; /前向引用聲明class A public: void f(B b);class B public: void g(A a);類 的 組 合56類和對象C+語言程序設(shè)計前向引用聲明類應(yīng)該先聲明，后使用如果需要在某個類的聲明之前，引用該類，則應(yīng)進行前向引用聲明。前向引用聲明只為程序引入一個標識符，但具體聲明在其他地方。類 的 組 合57類和對象C+語言程序設(shè)計前向引用聲明注意事項使用前向引用聲明雖然可以解決一些問題，但它并不是萬能的。需要注意的是，盡管使用了前向引

25、用聲明，但是在提供一個完整的類聲明之前，不能聲明該類的對象，也不能在內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)中使用該類的對象。請看下面的程序段：class Fred; /前向引用聲明class Barney Fred x; /錯誤：類Fred的聲明尚不完善;class Fred Barney y;類 的 組 合58類和對象C+語言程序設(shè)計前向引用聲明注意事項應(yīng)該記?。寒斈闶褂们跋蛞寐暶鲿r，你只能使用被聲明的符號，而不能涉及類的任何細節(jié)。類 的 組 合59類和對象C+語言程序設(shè)計UML簡介UML語言是一種可視化的的面向?qū)ο蠼ＵZ言。UML有三個基本的部分事物（Things）UML中重要的組成部分，在模型中屬于最靜態(tài)的部分

26、，代表概念上的或物理上的元素關(guān)系（Relationships）關(guān)系把事物緊密聯(lián)系在一起圖（Diagrams）圖是很多有相互相關(guān)的事物的組UML圖形標識60類和對象C+語言程序設(shè)計UML中有4種類型的事物結(jié)構(gòu)事物（Structural things）動作事物（Behavioral things）分組事物（Grouping things）注釋事物（Annotational things）UML圖形標識61類和對象C+語言程序設(shè)計UML中的關(guān)系依賴（Dependencies） 關(guān)聯(lián)（Association） 泛化（Generalization） 實現(xiàn)（Realization）UML圖形標識62類和對象C+語言程序設(shè)計UML中的9