四川大學計算機學院精品課程,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C,游洪越,第一課件

主講教師:個人主頁:/~youhongyue郵件地址:高級語言程序設(shè)計II四川大學計算機學院四川大學計算機學院1教材：《C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》李濤主編游洪躍陳良銀李琳等編高等教育出版社2006年2月出版2本書內(nèi)容

第1章緒論第2章C++類和對象第3章繼承第4章多態(tài)性第5章模板第6章C++常見問題第7章VisualC++編程基礎(chǔ)第8章對話框、常用消息、菜單和工具條第9章單文檔界面和多文檔界面第10章圖形設(shè)備接口實驗（待安排）3561.1程序設(shè)計語言發(fā)展概況1.1.1機器語言和匯編語言機器語言（二進制碼）由0、1二進制代碼組成，直接控制CPU的運行工作。例如：01代表“加”001代表寄存器“A”10代表“減”010代表寄存器“B”11代表“乘”011代表寄存器“C”…………操作數(shù)可設(shè)計為用8位二進制數(shù)表達……71.1程序設(shè)計語言發(fā)展概況1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計高級程序設(shè)計語言的出現(xiàn)是計算機科學技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。它屏蔽了機器的細節(jié)，提高了語言的抽象層次，程序員可以用接近自然語言的程序語言編制軟件，然后通過編譯器轉(zhuǎn)換成機器可執(zhí)行的代碼（機器語言）。危機隨著軟件大規(guī)模的應(yīng)用，由軟件錯誤而引起的信息丟失、系統(tǒng)報廢事件屢有發(fā)生，從而導(dǎo)致了軟件危機的出現(xiàn)。怎么解決？？？91.1程序設(shè)計語言發(fā)展概況結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

瑞士計算機科學家NiklausWirth首次提出了“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計”(structuredprogramming)的概念?！白皂斚蛳隆薄爸鸩角缶备拍畹囊c是:不要求一步就編制成可執(zhí)行的程序，而是分若干步進行，逐步求精。第一步編出的程序抽象度最高，第二步的程序抽象度有所降低，最后一步即為可執(zhí)行的程序。101.1程序設(shè)計語言發(fā)展概況面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計面向?qū)ο笳Z言發(fā)展：20世紀60年代中期，Simula67語言

面向?qū)ο笳Z言的鼻祖，提出了對象、類的概念，并支持類的繼承。20世紀70年代中期，Smalltalk語言

最有影響的面向?qū)ο笳Z言之一，豐富了面向?qū)ο蟮母拍睢?0世紀80年代中期后出現(xiàn)C++、ObjectPASCAL、Java等多種面向?qū)ο笳Z言面向?qū)ο蠡舅枷耄嚎陀^世界由對象組成，對象具有其屬性和行為。111.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理一、認識事物的過程：事物--屬性如：自行車--自行車顏色整體—組成部分如：自行車—車輪類—類如：山地車—公路賽車二、面向?qū)ο罂陀^事物：具有屬性和行為的對象。通過抽象機制找出同一類對象的共同屬性和行為，形成類。對象是類的實例。類通過外部接口與外界發(fā)生關(guān)系。對象與對象之間通過消息傳遞機制進行通信。131.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理1.2.1抽象抽象：把客觀世界的事物劃分成類的過程。程序設(shè)計：面向問題空間與面向解空間；面向過程程序設(shè)計面向解空間，關(guān)注求解，程序＝過程＋調(diào)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計面向問題空間，關(guān)注問題本身，對問題建模，抽象出類,形成對象程序＝對象＋消息14問題空間中，抽象出類的過程：1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理數(shù)據(jù)抽象抽象出事物共有的屬性或狀態(tài)

－－類的

屬性行為抽象抽象出事物共有的行為或功能

－－類的

操作15類與對象：從所有員工共性中抽象出一個員工類，每個員工屬于該類的一個對象。類中所有對象共享

——類中所有共同的特性.

類是對象的抽象

對象是類的實例

1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理17面向?qū)ο蟮膬蓚€重要原理:

數(shù)據(jù)抽象、行為共享1．數(shù)據(jù)抽象：通過從特定的實例中抽取共同性質(zhì)以形成一般化的概念的過程。——獲取共性強調(diào)部分特性（用戶所關(guān)心的特性）忽略其他特性（用戶不關(guān)心的特性）用戶：只關(guān)心做什么,不關(guān)心怎么做OOP技術(shù)比任何一種編程技術(shù)都更強調(diào)抽象在軟件開發(fā)中的重要性。1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理182．行為共享：（1）實體（模塊）的外部接口稱為行為。（2）行為共享允許多個實體（模塊）具有相同的接口集?！涌谝恢隆＃?）行為共享增強系統(tǒng)的靈活性（4）行為共享增強系統(tǒng)的抽象1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理19

封裝：數(shù)據(jù)和加工處理該數(shù)據(jù)的方法緊密結(jié)合在一起構(gòu)成黑匣子的整體。封裝就是將一組數(shù)據(jù)和這組數(shù)據(jù)的有關(guān)操作組裝在一起形成一個對象。封裝實現(xiàn)了信息隱藏。私有數(shù)據(jù)不能被該對象的成員函數(shù)之外的任何其它函數(shù)所直接使用。1.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理211.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理1.2.3繼承性客觀世界：一般和特殊一般是某類事物的共性；特殊具有一般的特性，同時又有自己的新特性。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計利用繼承機制來將這種關(guān)系模型化，從而達到代碼重用的目的。221.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理圖1.1動物的分類231.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理1.2.4多態(tài)性客觀世界：一個抽象的信息，具有多重含義。程序設(shè)計語言：同一個函數(shù)或運算符可以有不同的執(zhí)行方式，用哪一種方式取決于它所操作的內(nèi)容。這即為程序設(shè)計語言中的多態(tài)性(polymorphism)。函數(shù)重載：同一個函數(shù)名被賦予不同的功能實現(xiàn)。

具體地講是指在同一作用域內(nèi)函數(shù)名相同，形參類型或個數(shù)不同的多個同名函數(shù)稱為函數(shù)重載voidFunction(int,float);

voidFunction(float);floatFunction(float);

251.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理一個界面（相同函數(shù)名）多種實現(xiàn)（不同函數(shù)體），編譯器根據(jù)實參表與形參表的類型匹配來選擇相應(yīng)的函數(shù)實現(xiàn)。

“早捆綁(earlybinding)”：指在編譯階段把函數(shù)調(diào)用和相應(yīng)的函數(shù)體進行匹配。注意：第二和第三個函數(shù)不是真正意義上的函數(shù)重載！因為它們具有相同的形參表，調(diào)用時也對應(yīng)相同的實參表，因此編譯器不能進行正確的匹配。261.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理1.2.5消息傳遞機制在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，對象間的交互是通過消息的傳遞來完成的。

消息處理方法就是對象的成員函數(shù)。例子：291.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本原理如何與CLight類的實例對象進行通信？CLightlight;//創(chuàng)建一個名為light的對象light.On();//通過對象調(diào)用On()函數(shù)Windows操作系統(tǒng)也是以消息為基礎(chǔ)，事件為驅(qū)動的。Microsoft的MFC擁有自己的一套支持Windows操作系統(tǒng)消息傳遞機制的技術(shù)——消息映射(MessageMapping)和命令傳遞(CommandRouting)。301.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++C++是從C語言發(fā)展演變而來的1998年11月ISOC++標準正式確立1.3.1C++語言特點用C語言開發(fā)的軟件都能在C++環(huán)境中繼續(xù)使用并擴充代碼。

1一個更好的C引用更方便操作函數(shù)參數(shù)和返回值函數(shù)重載對不同的函數(shù)使用相同的名字命名空間改進了對程序中各種名字的控制311.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++2系統(tǒng)更容易表達和理解

面向?qū)ο?源代碼重用模版(template)4.錯誤處理異常處理(exceptionhandling)5.大型程序設(shè)計中的命名空間問題：程序達到一定規(guī)模后，給函數(shù)和標識符命名的新名稱不夠用，不同的程序員或開發(fā)小組分別開發(fā)各自的程序塊，名稱很容易沖突。321.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++解決：命名空間(namespace)程序中每個C++定義集被封裝在一個命名空間中，不同命名空間的名字互不沖突。331.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++1.3.2C++程序架構(gòu)1一個簡單的C++程序例1.1"Hello,World!"程序//主文件//文件名smain1_1.cpp#include<iostream>//編譯預(yù)處理命令usingnamespacestd;//命名空間voidmain(void)//主函數(shù){

cout<<"Hello,World!"<<endl;//C++輸出語句}運行結(jié)果Hello,World!341.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++2程序基本結(jié)構(gòu)1.編譯預(yù)處理命令

C++提供了三類預(yù)處理命令：文件包含命令、宏定義命令和條件編譯命令。(1)文件包含命令

#include<文件名>

#include"文件名"(2)宏定義命令#define#undef

351.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++(3)條件編譯命令第一種形式

#ifdef<標識符><程序段1>#else<程序段2>#endif第二種形式

#ifndef<標識符><程序段1>#else<程序段2>#endif361.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++第三種形式#if<表達式1><程序段1>//當<表達式1>為真時編譯<程序段1>

#elif<表達式2><程序段2>//當<表達式1>為假而<表達式2>為真時編譯<程序段2>

……#elif<表達式n><程序段n>//當<表達式1>到<表達式n-1>都為假而<表達式n>為真時

//編譯<程序段n>

#else<程序段n+1>//其他情況時編譯<程序段n+1>

#endif371.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++2.針對命名空間的指令usingnamespacestd所有的標準C++庫都封裝在一個名字空間中即“std”，（代表“standard”）。

但在傳統(tǒng)的C++中無命名空間std。3.主函數(shù)每個C++程序都有且只有一個主函數(shù)main()，它是程序執(zhí)行的起點。4.輸入輸出命令

數(shù)據(jù)在對象之間的流動抽象為“流”。數(shù)據(jù)的輸入、輸出通過I/O流來實現(xiàn)的。cin、cout是預(yù)定義的流類對象。cin--標準輸入cout--標準輸出381.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++5.注釋1./*…*/多行信息的注釋。2.//單行信息的注釋。3良好的書寫規(guī)范推薦的書寫規(guī)范：匈牙利命名法

1.程序的版式每一行只寫一條語句，便于在后面添加注釋；程序的分界符‘{’和‘}’應(yīng)獨占一行并且位于同一列，同時與引用它們的語句左對齊；{}之內(nèi)的代碼塊在‘{’右邊數(shù)格處左對齊。391.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++例子：String::String(constchar*ch)

{//’{‘獨占一行并且與’}‘位于同一列

if(ch){data=newchar[strlen(ch)+1];

//’{}’之內(nèi)的代碼塊在‘{’右邊數(shù)格處左對齊

strcpy(data,ch);

//’{}’之內(nèi)的代碼塊在‘{’右邊數(shù)格處左對齊

}}//‘}’獨占一行并且與‘{’位于同一列

401.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計C++2.命名規(guī)則變量名

變量名的命名規(guī)則：“屬性+類型+對象描述”

屬性標注：全局變量(global)g_；