C面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 - 程序員聯(lián)合開發(fā)網(wǎng)

1、版權(quán)所有版權(quán)所有 復(fù)制必究復(fù)制必究本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容：l類和對象l類繼承l(wèi)多態(tài)性：虛函數(shù)，重載，模板 與傳統(tǒng)的面向過程的程序設(shè)計語言相比，C+語言的最大特征是支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計OOP（Object Oriented Programming），它引入了類、繼承、多態(tài)和重載等面向?qū)ο蟮男聶C制。通過本章的學(xué)習(xí)，使我們系統(tǒng)地介紹C+面向?qū)ο笤O(shè)計的基本方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的特點：結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的特點：l是一種自上而下、逐步細化的模塊化程序設(shè)計方法。lWirth N的觀點：算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) = 程序l是一種面向過程程序設(shè)計方法，即一個程序是由多個過程（在C+中為函數(shù)）模塊組成，過程之間通過函數(shù)參

2、數(shù)和全局變量進行相互聯(lián)系。l與非結(jié)構(gòu)化程序相比，結(jié)構(gòu)化程序在調(diào)試、可讀性和可維護性等方面都有很大的改進。l代碼重用性不高：以過程為中心設(shè)計新系統(tǒng)，除了一些標準函數(shù)，大部分代碼都必須重新編寫。l由于軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的變化，按照功能劃分設(shè)計的系統(tǒng)模塊容易發(fā)生變化，使得開發(fā)出來的模塊的可維護性欠佳。l面向過程模式將數(shù)據(jù)與過程分離，若對某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做了修改，所有處理數(shù)據(jù)的過程都必須重新修訂，這樣就增加了很多的編程工作量。什么是對象：什么是對象：l現(xiàn)實世界是由各種各樣的事物組成，包括真實的事物和抽象的事物。例如，人、動物、汽車(真實的事物)和程序、直線(抽象的事物)等。l每一類事物都有自

3、己特定的屬性(如大小、形狀、重量等)和行為(如生長、行走、轉(zhuǎn)彎、運算等)，人們通過研究事物的屬性和行為而認識事物。l在計算機科學(xué)中將這些現(xiàn)實世界中的事物稱之為對對象象。對象是包含現(xiàn)實世界中事物特征的抽象實體，它反映了系統(tǒng)為之保存信息和與之交互的方法。l在程序設(shè)計領(lǐng)域，可以用如下公式表示： 對象 = 數(shù)據(jù) + 作用于這些數(shù)據(jù)上的操作l為了描述屬性和行為相同的一類對象，引入了類（class）的概念。l類是具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（屬性）和相同操作功能（行為）的對象的集合，它規(guī)定了這些對象的公共屬性和行為方法。l對象是類的一個實例，例如，汽車是一個類，而行駛在公路上的一輛汽車則是一個對象。l對象和類的關(guān)系相

4、當于程序設(shè)計語言中變量和變量類型的關(guān)系。lOOP圍繞現(xiàn)實世界的概念來組織模塊，采用對象描述問題空間的實體，用程序代碼模擬現(xiàn)實世界中的對象，使程序設(shè)計過程更自然、更直觀。lSP是以功能為中心來描述系統(tǒng)，而OOP是以數(shù)據(jù)為中心來描述系統(tǒng)。相對于功能而言，數(shù)據(jù)具有更強的穩(wěn)定性。lOOP模擬了對象之間的通信。就象人們之間互通信息一樣，對象之間也可以通過消息進行通信。這樣，我們不必知道一個對象是怎樣實現(xiàn)其行為的，只需通過對象提供的接口進行通信并使用對象所具有的行為功能。lOOP把一個復(fù)雜的問題分解成多個能夠完成獨立功能的對象（類），然后把這些對象組合起來去完成這個復(fù)雜的問題。l一個對象可由多個更小的對象

5、組成，如汽車由發(fā)動機、傳送系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等組成。這些對象(類)可由不同的程序員來設(shè)計，可在不同程序中使用，就象一個汽車制造商使用許多零部件去組裝一輛汽車，而這些零部件可能不是自己生產(chǎn)的。l采用面向?qū)ο竽Ｊ骄拖笤诹魉€上工作，我們最終只需將多個零部件（已設(shè)計好的對象）按照一定關(guān)系組合成一個完整的系統(tǒng)。class Time private: int hour;/ 數(shù)據(jù)成員，表示小時 int minute;/ 數(shù)據(jù)成員，表示分鐘 int second;/ 數(shù)據(jù)成員，表示秒public: void setTime(int h, int m, int s) / 成員函數(shù)，設(shè)置時間 hour=(h=0 &

6、amp; h=0 & m=0 & s60) ? s:0; void showTime()/ 成員函數(shù)，輸出時間 couthour:minute:secondendl; ;main() Time EndTime;/ 聲明對象EndTime / 設(shè)置對象EndTime的時間(屬性，數(shù)據(jù)成員) EndTime.setTime(12, 23, 36); coutThe time is:; / 顯示對象EndTime的時間 EndTime.showTime();運行結(jié)果：運行結(jié)果：The time is：12 : 23 : 36面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法的基本特征面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法的基本特征

7、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法具有四個基本特征：l抽象l封裝l繼承l(wèi)多態(tài)性1. 抽象抽象 抽象是人類認識問題的最基本手段之一。抽象是指對具體問題(對象)進行概括，抽出一類類對象的公共屬性和行為并加以描述的過程。抽象包括數(shù)據(jù)抽象和代碼抽象(或行為抽象)。2. 封裝封裝 封裝是把每個對象的數(shù)據(jù)(屬性)和操作(行為)包裝在一個類中。一旦定義了對象的屬性和行為，則必須決定哪些屬性和行為只用于表示內(nèi)部狀態(tài)，哪些屬性和行為在外部是可見的。 一般限制直接訪問對象的屬性，而應(yīng)通過操作接口訪問，這樣使程序中模塊之間關(guān)系更簡單、數(shù)據(jù)更安全。對程序的修改也僅限于類的內(nèi)部，使得由于修改程序所帶來的影響局部化。3. 繼承繼承 繼

8、承是指一個新類可以從現(xiàn)有的類派生而來。新類繼承了現(xiàn)有類的特性，包括一些屬性和行為，并且可以修改或增加新的屬性和行為，使之適合具體的需要。 例如，所有的Windows應(yīng)用程序都有一個窗口，它們可以看作都是從一個窗口類派生出來的，但有的應(yīng)用程序用于文字處理，有的應(yīng)用程序用于繪圖，這是由于派生出了不同的類，它們增加了不同的屬性和行為。 繼承很好地解決了軟件的可重用性問題。4. 多態(tài)性多態(tài)性 多態(tài)性是指類中具有相似功能的不同函數(shù)使用同一個名稱來實現(xiàn)，并允許不同類的對象對同一消息作出的響應(yīng)不相同。 例如，同樣的“編輯|粘貼”操作，在字處理程序和繪圖程序中有不同的結(jié)果；同樣的加法，把兩個時間值相加和把兩個

9、整數(shù)相加的要求肯定不同。 多態(tài)性使程序設(shè)計靈活、抽象，具有行為共享和代碼共享的優(yōu)點，很好地解決了程序的函數(shù)同名問題。l為了支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，C+在C語言結(jié)構(gòu)（struct）數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)上引入了類類這種抽象數(shù)據(jù)類型。lC+面向?qū)ο缶幊虒嵸|(zhì)上就是面向類類編程，只有定義和實現(xiàn)了類，才能聲明屬于這個類的對象，才能通過對象使用定義的成員。l傳統(tǒng)C程序員把編程重點放在函數(shù)的編寫上，而C+程序員把重點放在類類的定義和實現(xiàn)上。lC+類將對象的屬性抽象為數(shù)據(jù)成員，將對象的行為抽象為成員函數(shù)，并對它們進行封裝。數(shù)據(jù)成員又稱成員變量，成員函數(shù)又稱為方法。lC+類在形式上類似于C語言中用戶自定義的結(jié)構(gòu)類型，但定

10、義類時規(guī)定了成員的訪問控制權(quán)限。對象只能訪問所屬類的公有成員，而類的私有成員只能在類的成員函數(shù)中被訪問。 C+類定義的基本形式class private：;public：;protected：;l類的定義由關(guān)鍵字class開始，其后為用戶定義的類名，花括號括起來的部分稱為類體。l關(guān)鍵字private、public和protected稱為訪問權(quán)限控制符，用來設(shè)置數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)的訪問屬性，其默認值為private。lprivate屬性表示數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的私有成員，它們只允許被本類的成員函數(shù)訪問或調(diào)用，數(shù)據(jù)成員一般定義為private屬性；lpublic屬性表示數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的公

11、有成員，它們允許被本類或其它類的成員函數(shù)（通過對象）訪問或調(diào)用，是類的外部接口，成員函數(shù)一般定義為public屬性；lprotected屬性表示數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的保護成員，它們允許被本類的成員函數(shù)和派生類的成員函數(shù)訪問或調(diào)用。例：例：class Timeprivate:/ 最好不要省略private int hour;/ 數(shù)據(jù)成員，表示小時 int minute;/ 數(shù)據(jù)成員，表示分鐘 int second;/ 數(shù)據(jù)成員，表示秒public: void setTime(int, int, int); / 成員函數(shù)，設(shè)置時間 void showTime();/ 成員函數(shù)，輸出時間;私有數(shù)據(jù)

12、成員hour、minute和second只能在類的成員函數(shù)中被訪問或賦值；公有成員函數(shù)setTime、showTime可在外部被調(diào)用，但必須通過一個對象作為對象的成員使用。l利用C+類進行面向?qū)ο缶幊蹋x類的成員只是完成了工作的第一步，最重要的工作是實現(xiàn)定義的類。l類的實現(xiàn)實質(zhì)上是類的成員函數(shù)的實現(xiàn)，即定義類的成員函數(shù)。l成員函數(shù)的定義形式與一般函數(shù)的定義形式基本相同，但必須在成員函數(shù)名前加上類名和作用域限定符（:）。l成員函數(shù)的定義也可放在類體內(nèi)(該函數(shù)聲明之處)，這時成員函數(shù)將變成內(nèi)聯(lián)函數(shù)。 例：例：void Time:setTime(int h, int m, int s) hour=

13、(h=0 & h=0 & m=0 & s60) ? s:0;void Time:showTime() couthour:minute:second”訪問對象的公有成員，但不能訪問對象的私有成員。 例如，公有成員函數(shù)調(diào)用：t1.setTime()；start.showTime()；pt1-setTime()； 而任何形如t1.hour、t1.minute、start.second等私有成員變量的直接訪問都是非法的。main() Time EndTime;/ 聲明對象EndTime EndTime.setTime(12, 23, 36);/ 設(shè)置對象EndTime的時間 c

14、outThe time is:; EndTime.showTime();/ 顯示對象EndTime的時間l在定義類時不能對成員變量進行初始化，因為無法確定成員變量屬于哪一個對象。l成員變量一般都定義為私有屬性，也不能在聲明對象后利用賦值運算對成員變量進行初始化。l成員變量的初始化一般是利用一個名為構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)的成員函數(shù)來完成。如何進行成員變量的初始化？ 構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，它是在創(chuàng)建對象時（聲明或new動態(tài)創(chuàng)建）系統(tǒng)自動調(diào)用的成員函數(shù)。 析構(gòu)函數(shù)也是一種特殊的成員函數(shù)，它是在對象生存期結(jié)束時系統(tǒng)自動調(diào)用的成員函數(shù)。 構(gòu)造函數(shù)的名稱與類名相同，析構(gòu)函數(shù)的名稱必須在類名前加上“”符號

15、。注意，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)不能指定任何返回值類型，包括void返回類型。#include class Timeprivate: int hour; int minute; int second;public: Time(int, int, int);/ 構(gòu)造函數(shù) Time();/ 析構(gòu)函數(shù) . . . . . . ; Time:Time(int h, int m, int s) hour=h;/ 對私有成員變量初始化 minute=m; second=s; coutThe constructor be called: hour: minute:secondendl; 功能與成員函數(shù)Time:s

16、etTime()類似Time:Time() coutThe destructor be called: hour: minute:secondendl;void main(void) Time t1(10, 35, 55) ; / 自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù) Time t2(16, 53, 9) ; / 自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)/ 退出退出main()主函數(shù)時自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)主函數(shù)時自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)程序運行結(jié)果為：程序運行結(jié)果為： The constructor be called：10:35:55The constructor be called：16:53:9The dest

17、ructor be called：16:53:9The destructor be called：10:35:55為什么是這個結(jié)果？ 當創(chuàng)建一個對象時，系統(tǒng)先根據(jù)類定義的成員變量為對象分配內(nèi)存空間，然后自動調(diào)用對象的構(gòu)造函數(shù)對這段內(nèi)存空間進行初始化處理，從而完成對象的初始化。 當撤消一個對象時，系統(tǒng)先自動調(diào)用對象的析構(gòu)函數(shù)，然后釋放對象所占內(nèi)存空間。 從程序的運行結(jié)果可以看出，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序一般與構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序相反。 棧棧：后進先出表l與一般數(shù)據(jù)類型的變量相比，對象在它的生存期會有大量的操作，有時這些操作的結(jié)果必須在對象的生存期結(jié)束時加以清理。因此可以在析構(gòu)函數(shù)中進行動態(tài)分配的內(nèi)存清理

18、工作。l如果定義類時沒有提供構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，編譯系統(tǒng)將會自動為類分別添加一個缺省的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。如果用戶加上自定義的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，編譯系統(tǒng)將不會再添加缺省的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。l若構(gòu)造函數(shù)無參數(shù)，則聲明對象時也不能給出參數(shù)。lthis指針是一個特殊的隱藏在對象中的指針，每一個處于生存期的對象都有一個this指針，用于指向?qū)ο蟊旧?。l當類的某個非靜態(tài)成員函數(shù)被調(diào)用時，系統(tǒng)通過this指針確定是哪一個對象的該成員函數(shù)被調(diào)用。實際上，this指針總是作為一個隱含參數(shù)傳遞給類的每一個成員函數(shù)。 例：例：void Time:showTime() couthour:minute:secon

19、dendl;void Time:showTime(Time* * this); couthour:minute: secondendl; 當程序中調(diào)用某個成員函數(shù)時，編譯器會把該對象的地址賦值給this指針，并將該地址值加入到參數(shù)表中，如下所示：EndTime.showTime(&EndTime); 在一個成員函數(shù)中經(jīng)常需要調(diào)用其它函數(shù)（非本類的成員函數(shù)），而有時需要把對象本身（即對象的地址）作為參數(shù)傳遞給被調(diào)用函數(shù)，這時必須使用this指針。 例：例：#include #include class Personpublic: / 可在外部直接訪問public屬性的數(shù)據(jù)成員 char

20、m_strName20; char m_ID18;public: Person(char* strName, char* ID) / 內(nèi)聯(lián)構(gòu)造函數(shù) strcpy(m_strName, strName); strcpy(m_ID, ID); void Show();void Display(Person* pObj)/ 非成員函數(shù) coutName:m_strNameendlID:m_IDShow(); / 通過調(diào)用Show調(diào)用Display靜態(tài)成員的概念：靜態(tài)成員的概念： 一般情況下，同一個類不同對象的數(shù)據(jù)成員所占用的內(nèi)存空間是不同的（體現(xiàn)了不同對象具有不同的屬性值）。在有些情況下，類的數(shù)據(jù)成

21、員的值對每個對象都是相同的，如當前已創(chuàng)建對象的數(shù)量，這時可以將該數(shù)據(jù)成員聲明為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員（占有相同的存儲單元）。靜態(tài)成員的聲明：靜態(tài)成員的聲明： 在聲明成員時以關(guān)鍵字static開頭，例如： public: static int m_nCount;l靜態(tài)成員分為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員函數(shù)。l靜態(tài)數(shù)據(jù)成員類似于一般的static靜態(tài)變量，它具有全局性。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員屬于整個類，為類的所有對象共享。l無論類的對象有多少，類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只有一份，存儲在同一個內(nèi)存空間。即使沒有創(chuàng)建類的一個對象，類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員也是存在的。l使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員保證了該數(shù)據(jù)成員值的唯一性。靜態(tài)成員的初始化：靜態(tài)成員的初始

22、化：放在類定義的外部 int Person : m_nCount=0; l公有靜態(tài)成員：三種方式（1）通過對象訪問，如： person1.m_nCount=100；（2）利用類名和作用域限定符（:）訪問，如：int Person:m_nCount=100； / 初始化（3）在成員函數(shù)中訪問，如：m_nCount+;l私有和保護靜態(tài)成員：只能在成員函數(shù)中訪問l成員函數(shù)也可以是靜態(tài)的，其聲明方式與靜態(tài)成員變量類似。如：public: static int GetCount();/ 獲取靜態(tài)數(shù)據(jù)成員l靜態(tài)成員函數(shù)也與一個類相關(guān)聯(lián)，而不只與一個特定的對象相關(guān)聯(lián)。l區(qū)別非靜態(tài)成員函數(shù)，靜態(tài)成員函數(shù)沒有t

23、his指針，因為類的靜態(tài)成員函數(shù)只有一個運行實例。l成員函數(shù)一般是公有屬性，可以通過對象、類名和作用域限定符、在成員函數(shù)中三種方式調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)。 靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問類的靜態(tài)成員（成員變量和成員函數(shù)），而不能訪問類的非靜態(tài)成員。因為當通過類名和運算符“:”調(diào)用一個靜態(tài)成員函數(shù)時，不能確定函數(shù)中所訪問的非靜態(tài)成員屬于哪一個對象。 解決方法：解決方法： 將對象作為靜態(tài)成員函數(shù)的參數(shù)，然后在靜態(tài)成員函數(shù)中通過對象訪問它的非靜態(tài)成員。注注 意意例例#include #include class Personpublic: char m_strName20; long m_ID; static in

24、t m_nCount; / 靜態(tài)成員變量，表示已創(chuàng)建對象的數(shù)量public: Person(char*, long);/ 構(gòu)造函數(shù) static int GetCount();/ 靜態(tài)成員函數(shù) static long GetID(Person);/ 對象作為靜態(tài)成員函數(shù)的參數(shù);Person:Person(char* strName, long ID) strcpy(m_strName, strName); m_ID=ID; m_nCount+;/ 對象數(shù)目加1int Person:GetCount() return m_nCount;/ 訪問靜態(tài)成員變量long Person:GetID(Pe

25、rson x) return x.m_ID; / 不能直接訪問非靜態(tài)成員m_IDint Person:m_nCount=0;/ 初始化靜態(tài)成員變量void main() Person e1(LiuJun,1101051); coutPerson:m_nCount , e1.m_nCount n; / 通過類或?qū)ο笤L問靜態(tài)成員變量 coutPerson:GetCount() , ” Person:GetID(e1)n; / 通過類調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù) coute1.GetCount() , e1.GetID(e1)n; / 通過對象調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù) Person e2(WangXiaogang,11

26、01058); coutPerson:GetCount() , ” Person:GetID(e2)n; coute2.GetCount() , e2.GetID(e2)n; coute1.GetCount() , e1.GetID(e1)n; / e1和e2共享靜態(tài)成員變量m_nCount程序運行結(jié)果為：程序運行結(jié)果為： 1，11，11010511，11010512，11010582，11010582，1101051 類具有封裝性，類的私有成員一般只能通過該類的成員函數(shù)訪問，這種封裝性隱藏了對象的數(shù)據(jù)成員，保證了對象的安全，但有時帶來了編程的不方便。友元函數(shù)：友元函數(shù)： C+提供了一種函數(shù)，

27、它雖然不是一個類的成員函數(shù)，但可以象成員函數(shù)一樣訪問該類的所有成員，包括私有成員和保護成員。這種函數(shù)稱為友元（friend）函數(shù)。 一個函數(shù)要成為一個類的友員函數(shù)，需要在類的定義中聲明該函數(shù)，并在函數(shù)聲明的前面加上關(guān)鍵字friend。 友元函數(shù)本身的定義沒有什么特殊要求，可以是一般函數(shù)，也可以是另一個類的成員函數(shù)。 為了能夠在友元函數(shù)中訪問并設(shè)置類的私有數(shù)據(jù)成員，一個類的友元函數(shù)一般將該類的引用作為函數(shù)參數(shù)。 例例class A friend void display(A);/ 友元函數(shù)是一個一般函數(shù) friend void B:BMemberFun(A&); / 友元函數(shù)是另一個類B

28、的成員函數(shù)public:. . . 友元類：友元類： 友元的另一種類型是友元類，一個類可以聲明另一個類為其友元類，這個友元類的所有成員函數(shù)都可以訪問聲明其為友元的類的所有成員。 由于訪問權(quán)限控制符不影響友元聲明，友元聲明可放在類體中任何地方，建議把友元聲明放在類體的開始位置。例例 友元（一般友元函數(shù)、友元成員函數(shù)和友元類）的聲明和使用。 P78-79，例3-7。說明：說明： l友元關(guān)系是單方向的，不具有交換性和傳遞性。l使用友元雖然簡化了編程，并可避免調(diào)用成員函數(shù)的開銷，但破壞了類的封裝性，建議謹慎使用。l繼承繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法的四個基本特征之一，是程序代碼可重用性的具體體現(xiàn)。l在C+

29、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中，所謂類的繼承就是利用現(xiàn)有的類創(chuàng)建一個新的類。新類繼承了現(xiàn)有類的屬性和行為。l為了使新類具有自己所需的功能，它可以擴充和完善現(xiàn)有類的屬性和行為，使之更具體。l微軟基礎(chǔ)類MFC就是通過類的繼承來體現(xiàn)類的可重用性和可擴充性。 繼承繼承發(fā)揚發(fā)揚l在現(xiàn)實世界中，一類事物的對象常常也屬于另一類事物。l在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法中，一個類的對象也常常是另一個類的對象，即一個類具有了另一個類的屬性和方法。l在定義一個類時，根據(jù)類的繼承性，我們能夠且應(yīng)盡可能地利用現(xiàn)有的類來定制新的類，而不必重新設(shè)計新的類。 在繼承關(guān)系中，新定義的類稱為被繼承類的派派生類生類或子類子類，而被繼承的類稱為新定義類的

30、基類基類或父類父類。派生類繼承了基類的所有成員。 一個派生類也可以作為另一個派生類的基類。class : . . . / 派生類新增加的成員聲明列表;l派生方式?jīng)Q定了基類的成員在派生類中的訪問權(quán)限。派生方式共有三種：public、private和protected（缺省值為private）。l雖然派生類繼承了基類的所有成員，但為了不破壞基類的封裝性，無論采用哪種派生方式，基類的私有成員在派生類中都是不可見的，即不允許在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的私有成員。l采用public派生，基類成員的訪問權(quán)限在派生類中保持不變，即基類所有的公有或保護成員在派生類中仍為公有或保護成員。public派生最常用

31、。 (1) 可以在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員； (2) 可通過派生類的對象直接訪問基類的公有成員。l采用private私有派生，基類所有的公有和保護成員在派生類中都成為私有成員，只允許在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員。private派生很少使用。l采用protected保護派生，基類所有的公有和保護成員在派生類中都成為保護成員，只允許在派生類的成員函數(shù)和該派生類的派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員。 #include class Point/ 定義基類，表示點private: int x; int y;public: void setPoint(int a, int b

32、) x=a; y=b; ; / 設(shè)置坐標 int getX() return x; ;/ 取得X坐標 int getY() return y; ;/ 取得Y坐標;class Circle : public Point / 定義派生類，表示圓private: int radius;public: void setRadius(int r) radius=r; ; / 設(shè)置半徑 int getRadius() return radius; ; / 取得半徑 int getUpperLeftX() return getX()radius; ;/ 取得外接正方形左上角的X坐標 int getUpper

33、LeftY() return getY() + radius; ;/ 取得外接正方形左上角的Y坐標;main() Circle c; c.setPoint(200, 250); c.setRadius(100); coutX=c.getX(), Y=c.getY() , Radius=c.getRadius()endl; coutUpperLeft X=c.getUpperLeftX() , UpperLeft Y=c.getUpperLeftY()endl; 公有派生類的對象可以直接訪問基類Point的公有成員l派生類Circle通過public派生方式繼承了基類Point的所有成員(除私有

34、成員外所有成員的訪問權(quán)限不變)，同時還定義了自己的成員變量和成員函數(shù)。l若將類Circle的派生方式改為private或protected，則下述語句是非法的：c.setPoint(200, 250); 容易混淆l無論哪種派生方式，派生類都繼承了基類的所有成員，包括私有成員。我們雖然不能在派生類Circle中直接訪問私有數(shù)據(jù)成員x和y，但可以通過繼承的公有成員函數(shù)getX()、getY()和setPoint()訪問或設(shè)置它們。 利用類繼承定義類可能帶來一個問題問題：派生類會繼承它不需要的基類中的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，這時，基類中不適合于派生類的成員可以在派生類中重新加以定義。 #include

35、class Apublic:void Show( ) coutA:Shown; ;class B : public Apublic: void Show( ) coutB:Shown; ;/ 在派生類中重新定義成員函數(shù) void Display() Show( ); ;/ 調(diào)用派生類B的成員函數(shù)Show(); void main() A a; B b; a.Show();/ 調(diào)用基類A的成員函數(shù)Show() b.Show();/ 調(diào)用派生類B的成員函數(shù)Show() b.Display();如果想調(diào)用基類A的成員函數(shù)Show()，可以使用作用域限 定 符 “ : : ” ： A : : Show

36、(); 從本例可以看出，雖然派生類繼承了基類的所有成員函數(shù)，但如果派生類某個成員函數(shù)的名稱和參數(shù)與基類成員函數(shù)一致(即在派生類中對該成員函數(shù)重新進行了定義)，則在派生類中調(diào)用的成員函數(shù)是派生類的成員函數(shù)。 請問：如果在派生類B中沒有對成員函數(shù)Show()重新進行定義，程序運行結(jié)果如何？ 程序運行結(jié)果：程序運行結(jié)果：A:ShowB:ShowB:Show 為什么我們經(jīng)常在現(xiàn)有類的基礎(chǔ)上采用繼承的方法來定制新類，而不通過直接修改現(xiàn)有類來設(shè)計自己的類？除了代碼重用的優(yōu)越性，其主要原因是可能得不到基類的實現(xiàn)源碼。繼承的重要性！ 在利用微軟基礎(chǔ)類MFC派生自己的類時，我們只需要MFC類聲明的頭文件(利用#

37、include指令將頭文件包含)和含有成員函數(shù)目標代碼的OBJ文件，并不需要整個MFC類庫的實現(xiàn)源碼。 l一個派生類對象也屬于其基類，因此當程序創(chuàng)建一個派生類對象時，系統(tǒng)首先自動創(chuàng)建一個基類對象。l在調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)構(gòu)建派生類對象時，系統(tǒng)首先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)構(gòu)建基類對象。當派生類對象的生存期結(jié)束時，首先調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)，然后調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。 編譯器在對程序編譯時，首先生成基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用代碼，然后生成派生類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用代碼。 隱式調(diào)用和顯式調(diào)用兩種方式： 注意：注意：除非基類有默認的構(gòu)造函數(shù)，否則必須采用顯式調(diào)用方式。(1)隱式方式隱式方式是指在派生類的構(gòu)造函數(shù)中不指定對應(yīng)的

38、基類的構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用的是基類的默認構(gòu)造函數(shù)(即含有缺省參數(shù)值或不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù))。 (2)顯式方式顯式方式是指在派生類的構(gòu)造函數(shù)中指定要調(diào)用的基類構(gòu)造函數(shù)，并將派生類構(gòu)造函數(shù)的部分參數(shù)值傳遞給基類構(gòu)造函數(shù)。 設(shè)類B是類A的派生類，則派生類B顯式方式構(gòu)造函數(shù)的定義形式如下： B:B( ) : A( ). . . / 類B構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn)代碼 形參聲明中的部分參數(shù)，傳遞給基類構(gòu)造函數(shù) 派生類構(gòu)造函數(shù)形參的名稱和類型 l派生類構(gòu)造函數(shù)既初始化派生類的數(shù)據(jù)成員，又通過基類構(gòu)造函數(shù)初始化其基類的數(shù)據(jù)成員。l參數(shù)表中參數(shù)的個數(shù)和類型要與基類某個構(gòu)造函數(shù)的形參聲明一致。 PointCircle Cylind

39、er 注意：注意： 當基類有多個構(gòu)造函數(shù)時，編譯器根據(jù)派生類構(gòu)造函數(shù)為基類構(gòu)造函數(shù)提供的參數(shù)表來確定調(diào)用基類的哪一個構(gòu)造函數(shù)。例例 首先定義類Point，然后定義類Point的派生類Circle，再定義類Circle的派生類Cylinder。 (x, y)(x, y)r(x, y)hr#include class Point/ 定義基類Pointprotected: int x, y;public: Point(int a=0, int b=0) / 含有缺省參數(shù)值的構(gòu)造函數(shù)也是默認的構(gòu)造函數(shù)x=a; y=b;coutPoint constructor:x,yendl; ; Point() c

40、outPoint destructor:x,yendl; ;class Circle : public Point/ 定義類Point的派生類protected: int radius;public:/ 顯式調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù) Circle(int a=0, int b=0, int r=0) : Point(a, b) radius=r;coutCircle constructor:radiusx,yendl; ; Circle() coutCircle destructor:radiusx,yendl; ;class Cylinder : public Circle/ 定義類Circle的

41、派生類protected: int height;public: / 顯式調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù) Cylinder(int a=0, int b=0, int r=0, int h=0) : Circle(a, b, r) height=h; coutCylinder constructor:heightradiusx,yendl; ; Cylinder() coutCylinder destructor:heightradiusx,yendl; ;main() Cylinder cylinder(200, 300, 100, 400); / 調(diào)用了類Point、Circle和Cylinder的構(gòu)

42、造函數(shù)Point constructor：200，300Circle constructor：100 200，300Cylinder constructor：400 100 200，300Cylinder destructor：400 100 200，300Circle destructor：100 200，300Point destructor：200，300程序運行結(jié)果：程序運行結(jié)果：構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序：構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序：析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行順序：析構(gòu)函數(shù)的執(zhí)行順序：Point( )Circle( )Cylinder( )當聲明Cylinder對象時 Cylinder( ) Circle( )

43、 Point( )當程序結(jié)束時class Aclass Bclass Cclass Aclass Bclass C每個派生類只有一個直接基類 單繼承一個派生類同時從多個基類派生而來，即有多個直接基類 多重繼承 設(shè)類B是類A1、A2、An的派生類，多重繼承的派生類的定義形式為： class : , , , . . . / 派生類新增加的成員聲明列表 ;多 重 繼 承 的 派 生 方 式 也 有private、public和protected三種，各基類的派生方式可以不同 class BaseA / 定義基類protected: int a;public: void setA(int);class

44、 BaseB / 定義基類protected: int b;public: void setB(int); 定義兩個基類void BaseA:setA(int x) a=x;void BaseB:setB(int x) b=x;int MultiDerived:getAB() return a+b;可以直接訪問基類中protected屬性成員成員函數(shù)的實現(xiàn)程序運行結(jié)果：a+b=100二義性錯誤：二義性錯誤：編譯器無法確定數(shù)據(jù)成員a是哪一個副本 class Bclass Cclass Dclass ADBACA派生類D的對象中存在間接基類A的兩份副本 利用作用域限定符（:）把基類的成員與下一層基

45、類關(guān)聯(lián)起來： d1.B:a=100;或： d1.C:a=100 從路徑DBA繼承而來 從路徑DCA繼承而來 缺點：缺點： 浪費了存儲空間； 在訪問基類的成員時，要求指明訪問路徑。 大部分情況下不需要保存基類多個相同的副本。 虛基類并不是一種新的類型的類，而是一種派生方式。采用虛基類方式定義派生類，在創(chuàng)建派生類的對象時，類層次結(jié)構(gòu)中虛基類的成員只出現(xiàn)一次，即基類的一個副本被所有派生類對象所共享。 class Bclass Cclass Dclass AD A B C主函數(shù)中：d1.a=100; 采用虛基類方式定義派生類的方法是在基類的前面加上關(guān)鍵字virtual，而定義基類時與一般基類完全一樣。

46、 節(jié)約內(nèi)存空間； 避免在多重派生類中類成員的不明確性。 下節(jié)講授的內(nèi)容 聲明一個派生類的對象的同時也自動聲明了一個基類的對象。 3.3小節(jié)內(nèi)容派生類的對象可以認為是其基類的對象。C+允許一個基類對象的指針指向其派生類的對象 這是實現(xiàn)虛函數(shù)的關(guān)鍵不允許派生類對象的指針指向其基類的對象。即使將一個基類對象的指針指向其派生類的對象，通過該指針也只能訪問派生類中從基類繼承的公有成員，不能訪問派生類自定義的成員，除非通過強制類型轉(zhuǎn)換將基類指針轉(zhuǎn)換為派生類指針。 例例 程序運行結(jié)果為：程序運行結(jié)果為：a=100b=200 pb=&a pa-setB()pa-showB() class Apubli

47、c: void Show( ) coutShow();class B : public Apublic: void Show( ) coutB:Shown; ; 調(diào)用哪一個Show()如果想通過基類指針調(diào)用派生類中覆蓋的成員函數(shù)，只有使用虛函數(shù)虛函數(shù)。 要將一個成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)，只需在定義基類時在成員函數(shù)聲明的開始位置加上關(guān)鍵字virtual。class Apublic: virtual void Show() coutA:shown; ;class B : public Apublic: void Show() coutDraw()”可能是繪制矩形，也可能是繪制三角形或圓。具體繪制什么圖

48、形，取決于pShape所指的對象。即將函數(shù)調(diào)用語句與函數(shù)代碼相關(guān)聯(lián)。兩種聯(lián)編方式：靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編。靜態(tài)聯(lián)編是指編譯器在編譯階段就確定了要調(diào)用的函數(shù)，即早期綁定。動態(tài)聯(lián)編是指在程序執(zhí)行過程中根據(jù)具體情況再確定要調(diào)用的函數(shù)，即后期綁定。重載重載采用靜態(tài)聯(lián)編方式：雖然函數(shù)名相同，但編譯器能夠根據(jù)函數(shù)參數(shù)類型的不同確定要調(diào)用的函數(shù)。重載體現(xiàn)出一種靜態(tài)多態(tài)性或編譯時多態(tài)性。當通過基類指針調(diào)用虛函數(shù)虛函數(shù)時，C+采用動態(tài)聯(lián)編方式。虛函數(shù)體現(xiàn)出一種動態(tài)多態(tài)性或運行時多態(tài)性。 基于構(gòu)造函數(shù)的特點，不能將構(gòu)造函數(shù)定義為虛函數(shù)。聲明派生類對象時自動調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)例例 l當撤消派生類的對象時，先調(diào)用派生類析

49、構(gòu)函數(shù)，然后自動調(diào)用基類析構(gòu)函數(shù)，如此看來析構(gòu)函數(shù)沒必要定義為虛函數(shù)。但是，假如使用基類指針指向其派生類的對象，而這個派生類對象是用new運算創(chuàng)建的。當程序使用delete運算撤消派生類對象時，這時只調(diào)用了基類的析構(gòu)函數(shù)，而沒有調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)。l如果使用虛析構(gòu)函數(shù)，無論指針所指的對象是基類對象還是派生類對象，程序執(zhí)行時都會調(diào)用對應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)。 class Apublic:A() ;/ 構(gòu)造函數(shù)不能是虛函數(shù)virtual A() coutA:destructorn; ; / 析構(gòu)函數(shù)是虛函數(shù);class B : public Apublic:B() ;B() coutB:destructo

50、rn; ; / 虛析構(gòu)函數(shù);void main()A *pA=new B;/ . . . . . . delete pA;/ 先調(diào)用派生類B的構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用基類A的構(gòu)造函數(shù) 程序運行結(jié)果：程序運行結(jié)果： B:destructor A:destructor 總結(jié)總結(jié)：由于使用了虛析構(gòu)函數(shù)，當撤消pA所指派生類B的對象時，首先調(diào)用派生類B的析構(gòu)函數(shù)，然后再調(diào)用基類A的析構(gòu)函數(shù)。如果析構(gòu)函數(shù)不是虛函數(shù)，則得不到下面的運行結(jié)果。請讀者思考會是什么結(jié)果 抽象類是抽象類是類的一些行為（成員函數(shù)）沒有給出具體定義的類，即純粹的一種抽象。抽象類抽象類只能用于類的繼承，其本身不能用來創(chuàng)建對象，抽象類又稱為抽象

51、基類。抽象基類只提供了一個框架，僅僅起著一個統(tǒng)一接口的作用，而很多具體的功能由派生出來的類去實現(xiàn)。雖然不能聲明抽象類的對象，但可以聲明指向抽象類的指針。 在一般的類庫中都使用了抽象基類，如類CObject就是微軟基礎(chǔ)類庫MFC的抽象基類。不定義具體實現(xiàn)的成員函數(shù)稱為純虛函數(shù)純虛函數(shù)。純虛函數(shù)不能被調(diào)用，僅起提供一個統(tǒng)一接口的作用。純虛函數(shù)的聲明聲明：virtual ()= 0 ;當基類是抽象類時，只有在派生類中重新定義基類中的所有純虛函數(shù)，該派生類才不會再成為抽象類。 一個類如果滿足以下兩個條件之一就是抽象類：l至少有一個成員函數(shù)不定義具體的實現(xiàn)；l定義了一個protected屬性的構(gòu)造函數(shù)或

52、析構(gòu)函數(shù)。純虛函數(shù)純虛函數(shù)純虛函數(shù)/ 定義抽象基類定義抽象基類class CShapepublic:double r ;double s ;public:CShape(double x) r=x; / 聲明純虛函數(shù) virtual void Area()=0;/ 定義具體的派生類定義具體的派生類class CCircle : public CShapepublic:CCircle(double x):CShape(x) ; / 重新定義虛函數(shù)void Area() s=3.14159*r*r; ;main() CCircle circle(48.52); circle.Area(); cout

53、Area=circle.sendl;3.5 重載重載l重載重載是C+提供的一個新特性。C+重載分為函數(shù)重載和運算符重載，這兩種重載的實質(zhì)是一樣的，因為進行運算可以理解為是調(diào)用一個函數(shù)。l通過使用重載機制，可以對一個函數(shù)名（或運算符）定義多個函數(shù)（或運算功能），只不過要求這些函數(shù)的參數(shù)（或參加運算的操作數(shù)）的類型有所不同。l重載使C+程序具有更好的可擴充性。x + yX + Y Add(x, y)Add(x, y, z)l函數(shù)重載：函數(shù)重載：指一組功能類似但函數(shù)參數(shù)類型(個數(shù))不同的函數(shù)可以共用一個函數(shù)名。l當C+編譯器遇到重載函數(shù)的調(diào)用語句時，它能夠根據(jù)不同的參數(shù)類型或不同的參數(shù)個數(shù)選擇一個合

54、適的函數(shù)。int abs(int val) return val0 ? val : val;float abs(float val) return (val0) ? val : val;main() int i=100; coutabs(i)endl; / int型 float f=-125.78F; coutabs(f)endl; / float型 在程序中，求絕對值函數(shù)的名稱相同，但參數(shù)類型不同，這時C+編譯器自動按參數(shù)表的不同來分別聯(lián)編不同的求絕對值函數(shù)。 l不能利用函數(shù)返回類型的不同進行函數(shù)重載。因為在沒有確定調(diào)用的是哪個函數(shù)之前，不知道函數(shù)的返回類型。 long abc(int);

55、float abc(int);l 同樣，不能利用引用進行函數(shù)重載： void fun(int&); void fun(int); 因為對于下面的調(diào)用語句，編譯器無法決定調(diào)用哪一個函數(shù)： fun(i);/ i是一個整型變量 從上面可以看出，一般函數(shù)的重載重載使C+程序具有更好的可擴充性。此外，類的成員函數(shù)也可以重載，特別是構(gòu)造函數(shù)的重載給C+程序設(shè)計帶來很大的靈活性。例例 構(gòu)造函數(shù)的重載。class Boxprivate: int height, width, depth;public: Box() height=0; width=0; depth=0; / 避免給成員變量賦不安全的值

56、Box(int ht, int wd, int dp) / 重載構(gòu)造函數(shù) height=ht; width=wd; depth=dp; int Volume() return height*width*depth; ; void main() Box box1; Box box2(10, 15, 20); coutVolume1=box1.Volume() , Volume2=box2.Volume()endl;程序運行結(jié)果：程序運行結(jié)果：Volume1=0，Volume2=3000類Box有兩個構(gòu)造函數(shù)。第一個構(gòu)造函數(shù)不帶參數(shù)，把默認值0賦給對象；第二個構(gòu)造函數(shù)使用參數(shù)值初始化創(chuàng)建的對象。

57、l運算符重載：運算符重載：指對于不同數(shù)據(jù)類型的操作數(shù)，同一個運算符所代表的運算功能可以不同。l一個運算符定義了一種操作，一個函數(shù)也定義了一種操作，其本質(zhì)是相同的，當程序遇到運算符時會自動調(diào)用相應(yīng)的運算符函數(shù)。l雖然重載運算符完成的功能都能夠用一個真正的成員函數(shù)來實現(xiàn)，但使用運算符重載使程序更易于理解。l與函數(shù)重載類似，編譯器是根據(jù)參加運算的操作數(shù)的類型來識別不同的運算。例：例：l對于表達式：10+20 編譯器把它看成如下函數(shù)調(diào)用： int operator+(10, 20);l對于表達式：10.0+20.0 編譯器把它看成如下函數(shù)調(diào)用： float operator+(10.0, 20.0);

58、參加運算的數(shù)是單精度實型數(shù)參加運算的數(shù)是整數(shù) 我們可以將字符串operator+看成一個運算符函數(shù)名，這些同名的運算符函數(shù)根據(jù)不同類型的操作數(shù)完成不同的加法運算。重載運算符的形式：重載運算符的形式： 重載一個運算符，就是編寫一個運算符函數(shù)，重載運算符(函數(shù))的原型為： operator()；例例 定義復(fù)數(shù)類型，重載運算符“+”。運算結(jié)果的類型要重載的運算符參加運算的操作數(shù)例如：c3=c1+c2class Complexpublic: / 公有成員，以便運算符函數(shù)(非成員函數(shù))訪問 float r;/ 實部 float i;/ 虛部public: Complex(float x=0, float

59、 y=0) r=x; i=y; ;Complex operator+(Complex c1 , Complex c2) Complex temp; temp.r=c1.r+c2.r; temp.i=c1.i+c2.i; return temp;利用普通函數(shù)重載運算符void main() Complex complex1(3.34f, 4.8f), complex2(12.8f, 5.2f); Complex complex; complex=complex1+complex2;/ 進行兩個復(fù)數(shù)的相加運算 coutcomplex.r+complex.iiendl;說明：說明：l本例采用普通函數(shù)

60、的形式重載運算符。l可以采用成員函數(shù)的形式重載運算符。并且如果運算符函數(shù)要求直接訪問類的非公有成員時，運算符函數(shù)不能定義為非成員函數(shù)，除非將它聲明為該類的友元函數(shù)。例例 利用成員函數(shù)進行運算符重載。class Complexprivate: / 私有成員能夠在成員函數(shù)(運算符函數(shù))中訪問 float r;/ 實部 float i;/ 虛部public: Complex(float x=0, float y=0) r=x; i=y; ; Complex operator+(Complex); void Display() coutr+iir+other.r; temp.i=this-i+other.i; / 可以省略this指針 return temp;利用成員函數(shù)