第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ) (2)

1、第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)教學(xué)目標(biāo) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)最早是在C+中使用的程序設(shè)計(jì)方法，它盡可能地模擬人類習(xí)慣的思維方式，使開(kāi)發(fā)軟件的方法和過(guò)程盡可能地接近人類認(rèn)識(shí)世界、解決問(wèn)題的方法與過(guò)程。采用面向?qū)ο蟮某绦蚍治龊驮O(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，穩(wěn)定性、可重用性和可維護(hù)性都很好。本書前面介紹了C#語(yǔ)法和編程的所有基礎(chǔ)知識(shí)。本章介紹面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)相關(guān)概念。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)教學(xué)重點(diǎn)面向?qū)ο缶幊汤^承重載多態(tài)性第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的由來(lái) 面向過(guò)程的設(shè)計(jì)方法的不足 傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想是面向過(guò)程的。面向過(guò)程方法適合于描述算法細(xì)節(jié)，而且功能與數(shù)據(jù)分離，不能很好的描述現(xiàn)實(shí)世界

2、?，F(xiàn)實(shí)世界應(yīng)該是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一，具有動(dòng)態(tài)特性。 “軟件危機(jī)” 隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這對(duì)軟件開(kāi)發(fā)提出了更高要求，然而，軟件技術(shù)進(jìn)步落后于硬件技術(shù)。開(kāi)發(fā)的大規(guī)模應(yīng)用軟件往往質(zhì)量不盡人意，有的甚至無(wú)法使用，出現(xiàn)了軟件危機(jī)。于是提出了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想 在客觀世界中，可以把具有相似特征的事物歸為一類，也就是把具有相同屬性的對(duì)象看成一個(gè)類(class)。比如，所有的汽車可以歸成一個(gè)“汽車類”，所有的人可以歸成一個(gè)“人類”。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中，“類”就是對(duì)具有相同屬性和相同操作的一組對(duì)象的定義。屬性一般用數(shù)據(jù)成員表達(dá)，操作用函數(shù)成

3、員來(lái)表達(dá)和實(shí)現(xiàn)。對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)OOP相關(guān)的概念 類和對(duì)象靜態(tài)成員對(duì)象的生命周期繼承多態(tài)性對(duì)象之間的關(guān)系運(yùn)算符重載第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類和對(duì)象類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本構(gòu)成模塊。從定義來(lái)講，類是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能包含數(shù)據(jù)成員、函數(shù)成員以及其它元素。數(shù)據(jù)成員類型有常量、字段和事件；函數(shù)成員類型有方法、屬性、索引指示器、操作符、構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù) 類的定義方法和結(jié)構(gòu)定義類似。對(duì)象是通過(guò)類來(lái)定義，就像前面定義變量一樣。對(duì)象的類型就是類第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的聲明 類聲明是一個(gè)類型聲明，在C#中定義類的語(yǔ)法很簡(jiǎn)單，只需在類的名稱前加上關(guān)鍵字class，然后在

4、大括號(hào)之間插入該類的成員即可，C#中類的一般定義形式如下所示：修飾符 class 類名/類的成員 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)abstract修飾符修飾符abstract用來(lái)聲明類為抽象類，抽象類與非抽象類相比有如下不同點(diǎn)： 抽象類不能被實(shí)例化。當(dāng)然可以定義變量，這樣的變量的數(shù)值必須為null或者是抽象類派生的非抽象類的實(shí)例。 抽象類可以（但是不需要）包含抽象成員。 抽象類不能是密封的。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)sealed修飾符sealed修飾符用來(lái)聲明一個(gè)密封類，一旦在類的聲明時(shí)使用了sealed修飾符，就不能從這個(gè)類派生新類了。 封裝類不能是任何抽象類， sealed修飾符主要用于防止意外的派生。

5、第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)成員修飾符 Abstract不允許建立類的實(shí)例const應(yīng)用于字段成員或局部變量event 定義一個(gè)域成員或?qū)傩詾槭录xtern方法由外部實(shí)現(xiàn)override用于改寫任何基類中被定義為virtual的方法readonly使用 readonly修飾符的域成員只能在它的聲明中被更改static被聲明為static的成員屬于類，而不屬于類的實(shí)例virtual說(shuō)明成員可以被繼承類改寫。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)存取修飾符 public任何地方都可以訪問(wèn)該成員，這是具有最少限制的存取修飾符。protected在類及所有的派生類中可以訪問(wèn)該成員，不允許其他類訪問(wèn)。private僅僅在同

6、一個(gè)類的內(nèi)部才能訪問(wèn)該成員。甚至派生類都不能訪問(wèn)它。internal允許相同組件（應(yīng)用程序或庫(kù)）的所有代碼訪問(wèn)。在.NET組件級(jí)別，你可以把它視為public，而在外部則為private。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類主體類的主體定義了類的成員，并用一對(duì)括起來(lái)。類的成員可以分為下面的幾種： 構(gòu)造函數(shù)：又可分為實(shí)例構(gòu)造函數(shù)和靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，前者對(duì)類的實(shí)例進(jìn)行初始化；后者對(duì)類本身初始化。 析構(gòu)函數(shù)：執(zhí)行在類的實(shí)例要被解析掉前要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，釋放對(duì)象占用的資源。 字段：包括與類相關(guān)的常數(shù)數(shù)據(jù)和變量。 方法：實(shí)現(xiàn)了可以被類實(shí)現(xiàn)的計(jì)算和行為。 屬性：命名的屬性和對(duì)這個(gè)屬性進(jìn)行讀寫的操作。 事件：定義了由類產(chǎn)生的公

7、告。 索引：它允許類的實(shí)例與數(shù)組相同的方法來(lái)索引。 操作符：可以被應(yīng)用于類的實(shí)例上的操作符。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類成員聲明必須遵循下面的規(guī)則：構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)必須與類名相同，所有其他的成員必須與類名不同。字段、事件或類型的名稱必須在類聲明中是唯一的，即不能與其他成員的名稱相同。方法的名稱必須與同一個(gè)類中聲明的其他非方法的名稱不同。索引的簽名必須與同一個(gè)類中聲明的所有其他索引的名稱不同。操作符的簽名必須與同一個(gè)類中聲明的所有其他操作符的簽名不同。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù)，他和類同名，用來(lái)完成實(shí)例的初始化工作，它在創(chuàng)建實(shí)例時(shí)自動(dòng)被調(diào)用。如果一個(gè)類不包含任

8、何構(gòu)造函數(shù)聲明，就會(huì)自動(dòng)提供一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)通常是下面的形式public MyClass(): base() 這里MyClass是類的名稱。默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)通過(guò)base()調(diào)用直接基類的無(wú)參數(shù)構(gòu)造函數(shù)。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)例：Class TestClass public TestClass( ) 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)也可以帶有訪問(wèn)關(guān)鍵字，前面定義的構(gòu)造函數(shù)都是公有的，但是private和protected的構(gòu)造函數(shù)也有各自的作用 類可以有一個(gè)靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，它只能被運(yùn)行時(shí)代碼所使用，而且不能帶有訪問(wèn)修飾符第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)

9、 (destructor) 是一種用于實(shí)現(xiàn)銷毀類實(shí)例所需操作的成員。析構(gòu)函數(shù)不能帶參數(shù)，不能具有可訪問(wèn)性修飾符，也不能被顯式調(diào)用。垃圾回收期間會(huì)自動(dòng)調(diào)用所涉及實(shí)例的析構(gòu)函數(shù)。垃圾回收器在決定何時(shí)回收對(duì)象和運(yùn)行析構(gòu)函數(shù)方面允許有廣泛的自由度。具體而言，析構(gòu)函數(shù)調(diào)用的時(shí)機(jī)并不是確定的。僅當(dāng)沒(méi)有其他可行的解決方案時(shí)，才在類中實(shí)現(xiàn)析構(gòu)函數(shù)。析構(gòu)函數(shù)的基本形式為：classname code；第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)字段（1）字段存儲(chǔ)類所需要的數(shù)據(jù)。例如，表示日歷日期的類可能有三個(gè)整數(shù)字段：一個(gè)表示月份，一個(gè)表示日期，一個(gè)表示年份。在類中聲明字段的方式如下：指定字段的訪問(wèn)級(jí)別，然后指定字段的類型，指定字段

10、的名稱。例如： public class CalendarDate public int month; public int day; public int year; 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)字段（2）訪問(wèn)對(duì)象中的字段是通過(guò)在對(duì)象名稱后面依次添加一個(gè)句點(diǎn)和該字段的名稱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體形式為 objectname.fieldname。例如：CalendarDate birthday = new CalendarDate(); birthday.month = 7; 聲明字段時(shí)可以使用賦值運(yùn)算符為字段指定一個(gè)初始值。例如，若要自動(dòng)將 7 賦給 month 字段，需要按如下方式聲明 month：pub

11、lic class Calendar public int month = 7; 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)字段（3） 字段在調(diào)用對(duì)象實(shí)例的構(gòu)造函數(shù)之前初始化，如果構(gòu)造函數(shù)為字段分配了值，則它將改寫字段聲明期間給定的任何值。 注意注意字段初始值不能引用其他實(shí)例字段的值。字段可標(biāo)記為 public、private protected、internal 或 protected internal。這些訪問(wèn)修飾符定義訪問(wèn)字段的方式。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)常量常量其值在運(yùn)行過(guò)程中不能改變的量即是常量。格式: 修飾符 const 類型說(shuō)明符 常量名；一個(gè)常數(shù)聲明可以包含訪問(wèn)修飾符（public,protect

12、ed,private,internal）在常數(shù)聲明中指定的類型必須是sbyte、byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、char、float、double、decimal、bool、string、枚舉類型、引用類型。 例子：private const double d=1.0;第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)變量 類的成員變量前加上static修飾符就構(gòu)成了靜態(tài)變量，否則是實(shí)例變量。 靜態(tài)變量在類被加載到內(nèi)存就已經(jīng)存在，不論類被實(shí)例化多少個(gè)對(duì)象，靜態(tài)變量只有一個(gè)副本。且不能在對(duì)象中被引用。 相反，實(shí)例變量只有在創(chuàng)建了對(duì)象后才存在。每創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，就創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例變量

13、。各實(shí)例變量的值可以不同，且互不影響。只有在實(shí)例化對(duì)象之后變量才能夠使用。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的繼承類可以從其他類中繼承方法和屬性。這是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：在聲明類時(shí)，在類名稱后放置一個(gè)冒號(hào)，然后在冒號(hào)后指定要從中繼承的類（即基類）例如 : public class A public A() public class B : A public B() 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的繼承繼承的作用； 類用來(lái)抽象描述自然界，那么被表述的對(duì)象一般具有層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，（見(jiàn)下例），類也自然應(yīng)該有一定的層次關(guān)系。這就是繼承交通工具汽車飛機(jī)輪船貨車家用車商用轎車跑車大客車轎車第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的繼承類的

14、繼承可以簡(jiǎn)化程序，并且可以提高代碼的重用性。在類之間建立一種繼承關(guān)系，使得新定義的派生類的實(shí)例可以繼承已有的基類的方法 和屬性，而且可以加入新的成員或者是修改已有的成員，這樣就建立起類的層次。比如: 上面的例子中，想定義轎車類，就可以繼承汽車類，繼承其中的方法和屬性，然后再定義自己的特殊的方法和屬性。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的繼承常用術(shù)語(yǔ)基類：被繼承的類，也叫父類派生類：通過(guò)繼承基類而創(chuàng)建的新類，也叫子類單繼承:派生類只有一個(gè)父類。多繼承：派生類有多個(gè)父類。繼承機(jī)制的特征派生類隱式包含直接父類的除構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù) 的所有成員繼承具有傳遞性派生類可以在基類基礎(chǔ)上添加自己的成員對(duì)派生類實(shí)例的引用

15、可以看成是對(duì)基類的引用可以通過(guò)定義與繼承的基類同名的成員來(lái)隱藏基類同名成員。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的繼承派生類的構(gòu)造和析構(gòu) 派生類在構(gòu)造對(duì)象時(shí)不僅要調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)，還要調(diào)用直接基類的構(gòu)造函數(shù)，即先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，在調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)。 析構(gòu)函數(shù)正好和構(gòu)造函數(shù)相反，先調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)，在調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)例題：第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)屏蔽基類成員在派生類中使用new關(guān)鍵字定義與基類成員同名派生類成員可以屏蔽基類成員。這個(gè)功能特別有用，它使我們能夠在基類中使用和派生類成員相同的名字，但功能卻還由派生類成員指定而不受基類同名成員影響。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)屏蔽基類成員 class P

16、erson public static string fun( ) return baseclass; class student : Person new public static string fun() return derived class; 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)虛擬方法當(dāng)一個(gè)實(shí)例方法的聲明中包含一個(gè)virtual修飾符時(shí)，該方法稱為 虛方法。否則是非虛方法。virtual成員允許通過(guò)提供該成員的不同實(shí)現(xiàn)來(lái)更改成員行為。如果派生類要處理給定的特定情況，通常會(huì)使用虛成員。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)例題： class Program static void Main(string ar

17、gs) B b = new B(); A a = b; a.F();b.F(); a.G();b.G(); Console.Read(); class A public void F() Console.WriteLine(a.f); public virtual void G() Console.WriteLine(a.g); class B:A new public void F() Console.WriteLine(b.f); public override void G() Console.WriteLine(b.g); 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)覆蓋方法要擴(kuò)展或修改繼承的虛方法，須使用

18、 override 修飾符。 實(shí)例方法中含有override修飾符時(shí)該方法稱為覆蓋方法。用來(lái)覆蓋具有相同簽名的虛方法。覆蓋方法中禁止用new、virtual、static修飾符，可以包含abstract修飾符。覆蓋方法須滿足一下條件 被覆蓋的方法可以被確定 被覆蓋方法是虛擬的、或抽象的、覆蓋的 與被覆蓋方法具有相同的可訪問(wèn)性。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)抽象方法abstract 修飾符可以和類、方法一起使用。在類聲明中使用 abstract 修飾符以指示某個(gè)類只能是其他類的基類。標(biāo)記為抽象或包含在抽象類中的成員必須通過(guò)從抽象類派生的類來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此例中，類 Square 必須提供 Area 的實(shí)現(xiàn)，

19、因?yàn)樗缮?ShapesClass： abstract class ShapesClass abstract public int Area(); class Square : ShapesClass int x, y; public override int Area() return x * y; 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)抽象方法抽象方法具有以下特性：抽象方法是隱式的虛方法。只允許在抽象類中使用抽象方法聲明。因?yàn)槌橄蠓椒暶鞑惶峁?shí)際的實(shí)現(xiàn)，所以沒(méi)有方法體；方法聲明只是以一個(gè)分號(hào)結(jié)束，并且在簽名后沒(méi)有大括號(hào) ( )。例如： public abstract void MyMethod();實(shí)

20、現(xiàn)由一個(gè)重寫方法提供，此重寫方法是非抽象類成員在抽象方法聲明中使用 static 或 virtual 修飾符是錯(cuò)的。 在靜態(tài)屬性上使用 abstract 修飾符是錯(cuò)誤的。通過(guò) override 修飾屬性，可以重寫抽象的基類屬性。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)外部方法及方法主體外部方法 聲明中包含external的方法是外部方法。外部方法在程序集外部被執(zhí)行。外部方法的方法主體只有一個(gè)分號(hào)。方法主體 類似于c語(yǔ)言中的函數(shù)體 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的屬性 屬性結(jié)合了字段和方法的多個(gè)方面。對(duì)于對(duì)象的用戶，屬性類似于字段。對(duì)于類的實(shí)現(xiàn)者屬性是一個(gè)或兩個(gè)代碼塊，表示一個(gè) get 訪問(wèn)器和/或一個(gè) set 訪問(wèn)

21、器。當(dāng)讀取屬性時(shí)，執(zhí)行 get 訪問(wèn)器的代碼塊；當(dāng)向?qū)傩苑峙湟粋€(gè)新值時(shí)，執(zhí)行 set 訪問(wèn)器的代碼塊。不具有 set 訪問(wèn)器的屬性被視為只讀屬性。不具有 get 訪問(wèn)器的屬性被視為只寫屬性。同時(shí)具有這兩個(gè)訪問(wèn)器的屬性是讀寫屬性。屬性聲明：指定字段的訪問(wèn)級(jí)別，后面是屬性的類型，接下來(lái)是屬性的名稱，然后是聲明 get 訪問(wèn)器和/或 set 訪問(wèn)器的代碼模塊。如下例第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)類的屬性class myclass private static int myint; public static int Myint get return myint; set myint = value; 第5章

22、面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)基類Object 由于 .NET 框架中的所有類均從 Object派生，所以O(shè)bject 類中定義的每個(gè)方法可用于系統(tǒng)中的所有對(duì)象。派生類可以而且確實(shí)重寫其中某些方法，其中包括： Equals支持對(duì)象間的比較。 Finalize在自動(dòng)回收對(duì)象之前執(zhí)行清理操作。 GetHashCode生成一個(gè)與對(duì)象的值相對(duì)應(yīng)的數(shù)字以支持哈希表的使用。 ToString生成描述類的實(shí)例的可讀文本字符串。 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)對(duì)象的生命周期 每個(gè)對(duì)象都一個(gè)明確定義的生命周期，除了“正在使用”的正常狀態(tài)之外，還有兩個(gè)重要的階段： 構(gòu)造階段：對(duì)象最初被創(chuàng)建并實(shí)例化的時(shí)期。這個(gè)初始化過(guò)程稱為構(gòu)造階段，由

23、構(gòu)造函數(shù)來(lái)完成。 析構(gòu)階段：在刪除一個(gè)對(duì)象時(shí)，常常需要執(zhí)行一些清理工作，釋放對(duì)象占有的資源，這由析構(gòu)函數(shù)來(lái)完成。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)多態(tài)性 繼承的一個(gè)結(jié)果是使得派生類在方法和屬性上與基類有一定的重疊，因此，可以使用相同的語(yǔ)法處理從同一個(gè)基類實(shí)例化的對(duì)象的方法。如: Person有一個(gè)eat( )方法，派生類stuent 和employee的實(shí)例都可以調(diào)用該方法。而多態(tài)性則更推進(jìn)了一步，它可以把某個(gè)派生類型的變量賦值給其基類類型的變量 通過(guò)基類變量調(diào)用派生類的方法。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)多態(tài)性 P p=new P2; S s = new S(); E e = new E(); p0 = s;

24、p1 = e; p0.Eat(); p1.Eat(); class P public virtual void Eat() Console.WriteLine(P eat); class S :P public override void Eat() Console.WriteLine(S eat); class E : P public override void Eat() Console.WriteLine(E eat); 第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)對(duì)象之間的關(guān)系 包含關(guān)系：一個(gè)類包含另一個(gè)類，在一個(gè)類中用另外一個(gè)類聲明字段成員。功能類似于繼承關(guān)系，但包含類可以控制對(duì)被包含類的成員的訪問(wèn)，甚至在使用被包含類的成員前進(jìn)行其他處理。定義類似于成員變量的聲明。集合關(guān)系：一個(gè)類用作另一個(gè)類的多個(gè)實(shí)例的容器。這類似于對(duì)象數(shù)組，但集合有其他功能，包括索引、排序、重新設(shè)置大小等。第5章面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)包含關(guān)系 class Person public Auto a ; public Person( ) a = new Auto(); public int t = new int10; public int thisint index get return tindex ; set tindex = value; class Auto public int