上海交大面向對象程序設計C課件第14章-2024鮮版

上海交大面向對象程序設計C課件第14章12024/3/27目錄面向對象程序設計概述類與對象繼承與派生多態(tài)性與虛函數運算符重載模板與泛型編程22024/3/2701面向對象程序設計概述32024/3/270102對象（Object）對象是現實世界中的實體在計算機程序中的抽象表示，它包含了描述實體的屬性和行為。類（Class）類是具有相同屬性和行為的對象的抽象描述，它定義了創(chuàng)建對象的模板。封裝（Encapsul…封裝是將對象的屬性和行為捆綁在一起，形成一個獨立的實體，并隱藏內部實現細節(jié)。繼承（Inherita…繼承是一種通過已有的類創(chuàng)建新類的機制，新類繼承了現有類的屬性和行為，并可以添加新的特性。多態(tài)（Polymorp…多態(tài)是指允許使用父類類型的指針或引用來引用子類的對象，并可以在運行時確定調用哪個子類的方法。030405面向對象程序設計的基本概念42024/3/27面向對象程序設計通過類和對象的概念，將現實世界中的實體抽象為程序中的對象，提高了程序的可理解性和可維護性。抽象性面向對象程序設計通過封裝將對象的屬性和行為捆綁在一起，隱藏了內部實現細節(jié)，提高了程序的安全性和可重用性。封裝性面向對象程序設計通過繼承機制實現了代碼的復用和擴展，提高了程序的開發(fā)效率和可維護性。繼承性面向對象程序設計通過多態(tài)機制實現了程序的靈活性和可擴展性，使得程序可以更加自然地模擬現實世界中的復雜關系。多態(tài)性面向對象程序設計的特點52024/3/27Java是一種純面向對象的編程語言，它強制使用面向對象的方式進行程序設計，提供了豐富的類庫和強大的跨平臺能力。C#是微軟公司開發(fā)的一種面向對象的編程語言，它借鑒了Java的許多優(yōu)點，并提供了更加完善的語言特性和開發(fā)工具支持。面向對象程序設計的語言C#Java62024/3/2702類與對象72024/3/27類的概念類是面向對象程序設計中的基本單位，它是一種用戶自定義的數據類型，用于描述具有相同屬性和行為的對象。類的定義語法在C中，使用`class`關鍵字定義類，后面跟類的名稱和類的主體，主體中包含類的成員變量和成員函數。類的成員類的成員包括數據成員（成員變量）和函數成員（成員函數），分別用于描述對象的屬性和行為。類的定義82024/3/27對象的創(chuàng)建與使用當不再需要對象時，應使用`delete`運算符釋放對象所占用的內存空間，并調用類的析構函數來清理對象所使用的資源。對象的銷毀在程序中，使用類的名稱和變量名來創(chuàng)建對象，并使用`new`運算符為對象分配內存空間。創(chuàng)建對象時，可以調用類的構造函數來初始化對象的狀態(tài)。對象的創(chuàng)建通過對象名和對象的成員訪問運算符`.`來訪問對象的成員變量和成員函數，實現對對象的操作。對象的使用92024/3/27public成員可以被任何代碼訪問，包括類的成員函數、其他類和對象。只能被類的成員函數和派生類中的成員函數訪問。只能被類的成員函數訪問，其他代碼無法直接訪問。通過合理地使用訪問控制符，可以隱藏類的內部實現細節(jié)，提高程序的可維護性和安全性。同時，也可以控制類與類之間的耦合度，實現代碼的模塊化和重用。protected成員private成員訪問控制的作用類的訪問控制102024/3/2703繼承與派生112024/3/27繼承是面向對象程序設計中的一個重要機制，它允許在已有的類的基礎上創(chuàng)建新類，新類繼承了現有類的屬性和方法。繼承實現了代碼的重用，提高了軟件的可維護性和可擴展性。在C中，繼承是通過派生類來實現的，派生類可以繼承一個或多個基類的成員。010203繼承的概念122024/3/27派生類的定義語法為：`class派生類名:繼承方式基類名{...};`，其中繼承方式可以是`public`、`protected`或`private`。派生類可以繼承多個基類，這種情況下稱為多重繼承。派生類是通過繼承基類來定義的新類，它包含了基類的所有成員，并可以添加新的成員。派生類的定義132024/3/27繼承的訪問控制在C中，有三種繼承方式private繼承public繼承protected繼承public、protected和private，它們分別決定了基類成員在派生類中的訪問權限。基類的所有成員在派生類中變?yōu)閌private`訪問權限。基類的`public`和`protected`成員在派生類中保持原有的訪問權限，`private`成員不可訪問?；惖腵public`和`protected`成員在派生類中變?yōu)閌protected`訪問權限，`private`成員不可訪問。142024/3/2704多態(tài)性與虛函數152024/3/27多態(tài)性是面向對象程序設計中的一個重要特征，它允許使用父類類型的指針或引用來引用子類的對象，并在運行時根據實際對象的類型來調用相應的方法。在C中，實現多態(tài)性主要依賴于虛函數和純虛函數。多態(tài)性使得程序具有更好的擴展性和可維護性，因為可以在不修改已有代碼的情況下添加新的功能或子類。多態(tài)性的概念162024/3/2701在基類中，虛函數通過在函數聲明前加上關鍵字`virtual`來定義。當使用基類指針或引用調用虛函數時，將根據實際對象的類型來確定調用哪個類的成員函數，實現多態(tài)性。如果派生類中沒有重寫基類的虛函數，則派生類對象將使用基類的虛函數。虛函數是在基類中聲明的、在派生類中可能被重寫的成員函數。020304虛函數的定義與使用172024/3/27純虛函數與抽象類01純虛函數是一種特殊的虛函數，它在基類中聲明但沒有定義，要求派生類必須提供具體的實現。02純虛函數通過在函數聲明后加上`=0`來定義，表示該函數沒有實現。03包含純虛函數的類被稱為抽象類，抽象類不能被實例化，只能作為其他類的基類。04派生類必須實現抽象類中的所有純虛函數才能被實例化，否則該派生類仍然是抽象類。182024/3/2705運算符重載192024/3/27運算符重載的概念運算符重載是對已有的運算符賦予多重含義，使同一個運算符作用于不同類型的數據時導致不同的行為。運算符重載可以改變運算符原有的功能，但不能改變運算符的優(yōu)先級和結合性。通過運算符重載，可以擴展C語言中已有運算符的功能，使之能用于自定義數據類型，從而方便用戶的使用和提高程序的效率。202024/3/27運算符重載的實現運算符重載是通過定義特殊的函數來實現的，這些函數被稱為運算符函數。運算符函數的定義格式與普通函數類似，但函數名必須是以關鍵字`operator`開頭，后跟所要重載的運算符。運算符函數的參數類型和個數取決于所要重載的運算符。運算符函數的返回類型通常與被操作數的類型相同，但有些情況下也可以不同。212024/3/27不是所有的運算符都可以被重載，有些運算符在C語言中是不能被重載的，如成員訪問運算符`.`、指向成員指針運算符`.*`、作用域分辨符`:`、條件運算符`?:`等。重載的運算符必須和用戶定義的自定義類型對象一起使用，否則會導致編譯錯誤。運算符重載不能改變該運算符的優(yōu)先級和結合性，否則會導致程序邏輯錯誤。在進行運算符重載時，應注意保持其一致性和合理性，避免出現二義性和語義上的混淆。運算符重載的注意事項222024/3/2706模板與泛型編程232024/3/27模板的概念01模板是一種編程技術，用于實現泛型編程，提高代碼的復用性和可維護性。02模板可以分為函數模板和類模板兩種類型。使用模板可以減少重復的代碼編寫，提高開發(fā)效率。03242024/3/27函數模板的定義與使用01函數模板的定義語法：`template<typename類型參數>返回值類型函數名(參數列表){函數體}`02類型參數可以用任意類型替換，包括基本數據類型和用戶自定義類型。03函數模板的使用方法與普通函數相同，編譯器會根據傳入的參數類型自動推斷出模板參數的類型。252024/3/27類模板的定義語法：