C面向對象程序設計張冰1.ppt

1,第一章,程序設計與C+語言,2,面向過程的程序設計,結構化程序設計基本思想 自頂向下 逐步求精 模塊化設計 結構化編碼,3,結構化程序設計舉例,問題:驗證哥德巴赫猜想任意一個大于2的偶數都可以分解成兩個素數之和。 自頂向下、逐步求精 1. 首先將問題分解成判斷每個大于2的偶數n能否分解成兩個素數之和 2. 對上述問題進一步求精，問題的求解方法變成為選一個小于n的素數x，判斷n-x是否為素數 3. 問題簡化為怎樣判斷一個數是素數 4. 問題進一步簡化為怎樣判斷一個數是否為另一個數所整除 5. 到此，問題的求解過程已經完全清楚 模塊化設計、結構化編碼 步驟1和步驟2可以用一個函數模塊proveGoldbach實現(xiàn)，模塊中采用雙重循環(huán)結構，外層循環(huán)n從4開始，每次加2。內層循環(huán)x從2開始，每次加1直到n/2。函數模塊的功能是判斷x和n-x是否都是素數。 步驟3用函數模塊isPrime實現(xiàn)，模塊內用循環(huán)結構 步驟4用函數模塊isDividable實現(xiàn)，模塊內用選擇結構 主函數模塊main直接調用proveGoldbach模塊，proveGoldbach模塊調用isPrime模塊，isPrime模塊調用isDividable模塊,main,proveGoldbach,isPrime,isDividable,4,內聚與耦合,衡量結構化程序設計的好壞有兩個指標： 1.內聚度：指同一個模塊中各個步驟之間的關聯(lián)程度 2.耦合度：表示被調用函數與調用函數之間的接口復雜程度 質量高的程序應該內聚度要高,耦合度要低,#include /篩法求素數 #define MAX_NUM 1000 void main() unsigned char sieveMAX_NUM+1; long i, j, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) /將全部數放進篩子 sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) /如果i在篩子里，也即i是素數 k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) /將素數i的倍數從篩子中取出 sievej = 0; printf(“n”); ,存在的問題: 信息隱藏性不好.主函數既包括問題的具體解決過程,叉涉及具體的數據和對數據進行處理的算法 解決方法: 用函數封裝具體的數據和對數據處理的方法,5,內聚與耦合(續(xù)),#include #define MAX_NUM 1000 void findPrimeAndPrint() unsigned char sieveMAX_NUM+1; long i, j, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) sievej = 0; printf(“n”); void main() findPrimeAndPrint(); ,改進一: 缺點: findPrimeAndPrint()函數內聚度較低。既包含求素數的功能,又要打印素數,#include #define MAX_NUM 1000 unsigned char sieveMAX_NUM+1; void findPrime() long i, j; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) sievej = 0; void printPrime() long i, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; printf(“n”); void main() findPrime(); printPrime(); ,改進二: findPrimeAndPrint()函數分解成findPrime()和printPrime()兩個高內聚的函數，但由于sieve數組成為全局變量，這兩個函數的耦合度增強了,6,結構化程序設計的缺點,程序設計以功能為中心(而不是以數據為中心)、按步驟來進行。程序由一組相互協(xié)作的函數組成 數據與處理數據的函數之間是分離的 很難同時做到高內聚低耦合 大型軟件的編寫比較復雜,軟件開發(fā)和維護的費用比較高軟件危機問題,7,隨堂練習,1. 不是結構化程序設計的控制結構。 A. 順序 B. 內聚和耦合 C. 循環(huán) D. 選擇 2. 結構化程序設計最本質的缺陷在于。 A. 程序設計以功能為中心 B. 內聚度較低 C. 耦合度較高 D. 標識符命名容易沖突,8,面向對象程序設計,基本原理: 1.將數據和對數據進行操作(輸入、訪問、修改、輸出等)的函數綁定封裝在一個稱為類的數據類型中。 2.程序設計以數據為中心，程序由一組相互協(xié)作的對象組成。 基本概念: 對象:客觀世界中任何一個事物都可以看成一個對象，對象可大可小，例如學校是一個對象，一個班級也是一個對象，一個學生也是一個對象。 任何一個對象都應當具有這兩個要素： 1. 屬性 2. 行為,對象,數據,函數,9,面向對象程序設計舉例,優(yōu)點: 1. 采用動態(tài)數組實現(xiàn)內存的按需分配 2. 主函數不涉及問題具體的解決方法以及問題所涉及的數據的組織形式和處理算法 3. 數據及對數據處理的函數聚集在類這樣一個數據類型中，數據受到了保護 4. 用類較好地實現(xiàn)了結構化程序設計中高內聚低耦合的思想,#include using namespace std; class CSieve private: char *p_sieve; unsigned long num; public: CSieve(unsigned long n); void findPrime(); void printPrime(); CSieve() delete p_sieve; ; void CSieve:findPrime() long i, j; for (i=2; i = num; i+) p_sievei = 1; for (i=2; i = num; i+) if (p_sievei = 1) for (j=i*i; j = num; j += i) p_sievej = 0; ,void CSieve:CSieve(unsigned long n) p_sieve = new charn+1; num = n; void CSieve:printPrime() long i, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; cout i “, “; if (k % 15 = 0) cout endl; k = 0; cout endl; void main() CSieve number(1000); number.findPrime(); number.printPrime(); ,10,抽象性信息隱藏與數據封裝構成了面向對象程序設計的基礎。 信息隱藏處理某個數據的所有相關函數都集中在一起。 數據封裝數據在類這個封裝體的外部不可能被訪問。 繼承性提供類復合的實現(xiàn)機制，有助于實現(xiàn)代碼的重用。繼承性是面向對象程序設計的關鍵。 多態(tài)性提供類對象接口與其具體實現(xiàn)相分離的手段多態(tài)性是面向對象程序設計的補充。 函數重載用不同的接口訪問同名的函數。 運算符重載擴充運算符的功能。 接口重用用同樣的接口訪問功能不同的函數。,面向對象程序設計基本思想,11,每個部門有自己的數據和處理數據的方法 人事檔案 財務報表 銷售數據 每個部門的數據不對外公開 部分之間通過發(fā)送消息獲取對方的數據,抽象性舉例,12,繼承性體現(xiàn)在產品的更新?lián)Q代 多態(tài)性體現(xiàn)在不同類型的手機采用不同的界面來實現(xiàn)同一個功能,繼承性和多態(tài)性舉例,13,隨堂練習,1. 數據與處理數據的函數被封裝在一起,體現(xiàn)了面向對象程序設計的。 A. 抽象性 B. 繼承性 C. 多態(tài)性 D.數據相關性 2. 新產品在老產品的基礎上的功能升級是特性的具體應用。 A. 數據封裝 B. 信息隱藏 C. 繼承與派生 D.函數重載 3. 面向對象程序設計與結構化程序設計的最根本不同之處在于。 A. 運用了自頂向下,化抽象為具體的方法 B. 程序的編碼強調模塊化原則 C. 從描述問題所涉及的物體的屬性和行為著手 D. 從問題的解決過程著手,14,C語言的特點,優(yōu)點： C語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活 具有豐富的運算符和數據類型 支持結構化的塊結構和流控制 提供了直接訪問內存地址的機制，能進行位操作 可移植性好 缺點： C語言數據類型檢查機制相對較弱 數組下標越界問題 初始化問題 語言簡潔緊湊，但同時某些特定符號可因為上下文不同分別代表不同的含義，容易混淆 C語言沒有支持代碼重用的語言結構 程序員很難控制用C語言編寫的程序的規(guī)模和復雜性 C語言不支持面向對象的程序設計方法,15,C+語言的特點,優(yōu)點： 增加了類這一復合數據類型。 數據被限定在類的范圍內，使其在類的外部為不可見(不能訪問)。 類將關系密切的一組函數與其共同處理的數據聚集在一起，能夠顯示某個函數與其他函數之間的邏輯關系和緊密程度。 C+程序由對象組成。采用C+語言進行程序設計便于描述現(xiàn)實世界各種對象的客觀規(guī)律，與人類習慣的思維方法相一致。 C+提供了類復合和類派生的實現(xiàn)機制，使得程序員可以實現(xiàn)現(xiàn)實世界中復雜的對象(由簡單對象組合而成)，以及便于軟件的重復利用。 C+通過構造函數和析構函數隱含地對對象進行初始化和釋放對象占用的系統(tǒng)資源 C+支持函數的重載，運算符重載。C+提供虛函數來實現(xiàn)接口重用。 C+采用模板，使程序設計標準化、通用化 缺點： C+語言比較復雜 C+語言必須與面向對象程序設計方法相結合，才能體現(xiàn)C+語言提供的面向對象的特征和功能。,16,一種編程風格,一行代碼只寫一條語句。 盡可能在定義變量的同時對其初始化（就近原則）。 程序的分界符和應獨占一行并且位于同一列，同時與引用它們的語句左對齊。 通過在程序的每一行開頭鍵入不同次數的TAB鍵進行縮進，以體現(xiàn)程序的層次結構。 標識符的命名盡量做到見其名知其義，且不同類型和不同屬性的標識符遵循下述不同的命名法則: 局部變量名用小寫，變量名單詞之間用下劃線連接 如果局部變量為指針變量，則變量名以小寫p開頭 如果局部變量為引用變量，則變量名以小寫r開頭 全局變量名各單詞的第一個字母用大寫,變量名單詞之間用下劃線連接 如果全局變量為指針變量，則變量名以大寫P開頭 常量標識符全部大寫 函數名第一個單詞小寫，之后各單詞的第一個字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 結構名以大寫S開頭，之后各單詞的第一個字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 聯(lián)合名以大寫U開頭，之后各單詞的第一個字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 枚舉名以大寫E開頭，之后各單詞的第一個字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 類名以大寫C開頭，之后各單詞的第一個字母大寫，單詞之間不用下劃線連接,17,結構化程序設計的C+程序框架,預處理程序命令 預處理程序命令以“#”開頭，供編譯程序的預處理器處理 預處理程序命令有三類: 宏定義命令 #define 文件包含命令#include 條件編譯命令#ifdef#endif 全局變量的定義和說明 在函數外部定義的變量 變量的定義指出變量的數據類型和存儲類型，并為該變量分配相應的存儲空間 變量的說明是為了建立變量名與變量類型之間的對應關系，變量在說明時并不分配內存 變量的定義是唯一的，而變量的說明可以重復出現(xiàn)多次 用戶自定義函數 用戶自己編寫的實現(xiàn)特定應用程序功能的函數 主函數main 程序的入口，是程序最抽象最高層的功能的具體實現(xiàn) 一個程序有且僅有一個主函數,18,面向對象程序設計的C+程序框架,類的說明（.h文件） 類的實現(xiàn)（.cpp文件） 預處理程序命令 全局變量的定義和說明 類成員函數的定義 用戶自定義函數 主