C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課件1第1章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)與C++

第1章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)與C++學(xué)習(xí)目標(biāo)

理解面對(duì)對(duì)象程序設(shè)計(jì)的基本概念；理解面對(duì)對(duì)象程序設(shè)計(jì)的基本特征；了解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本過(guò)程；了解C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的產(chǎn)生、特點(diǎn)、發(fā)展和應(yīng)用；了解C++程序的基本結(jié)構(gòu)和編譯運(yùn)行過(guò)程；理解源程序、頭文件、可執(zhí)行程序的概念；理解名字空間的概念，能夠合理運(yùn)用名字空間；能夠編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，輸入數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果。

面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，一千個(gè)人有一千種答案。有人說(shuō)，C++是一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；有人說(shuō)，C++是C語(yǔ)言的繼承者；有人說(shuō)，C++是一種面向?qū)ο蟮乃季S方式；有人說(shuō)，C++很好很強(qiáng)大；有人說(shuō)，不要迷戀C++，C++只是一個(gè)傳說(shuō)…C++到底是什么？從現(xiàn)在開(kāi)始，讓我們一起進(jìn)入C++世界，尋找屬于自己的答案吧！C++是什么?1.1面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，就是要將現(xiàn)實(shí)世界的

問(wèn)題經(jīng)過(guò)抽象轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序或軟件，而現(xiàn)實(shí)世界本身是

由對(duì)象所組成；軟件開(kāi)發(fā)的目的是為了解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，這些問(wèn)題都

是由對(duì)象所組成；用對(duì)象來(lái)描述問(wèn)題比用功能來(lái)描述問(wèn)題更自然、更完整、更

準(zhǔn)確；軟件所要解決的各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題本身就是由各種對(duì)象所組成，

而且相對(duì)于功能的變化，對(duì)象更穩(wěn)定；

對(duì)象是軟件開(kāi)發(fā)所涉及的問(wèn)題域中一些事物的抽象，是一些屬性、操

作和方法的封裝體，它具有唯一的標(biāo)識(shí)；

對(duì)象是用來(lái)描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體；

對(duì)象具有靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征，靜態(tài)特征是可以用數(shù)據(jù)來(lái)描述的特征

，動(dòng)態(tài)特征為對(duì)象所表現(xiàn)的行為或具有的功能。

對(duì)象由一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行操作的一組服務(wù)構(gòu)成。屬性是用來(lái)

描述對(duì)象靜態(tài)特征的數(shù)據(jù)項(xiàng)。服務(wù)是用來(lái)描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特征（行為）

的操作序列；

復(fù)雜的對(duì)象可以由相對(duì)比較簡(jiǎn)單的各種對(duì)象以組合的方式構(gòu)成。不同

對(duì)象的組合及相互作用就構(gòu)造為軟件系統(tǒng)；對(duì)象是有生命的，每個(gè)對(duì)象都有自己的生命周期；對(duì)象與對(duì)象之間通過(guò)消息(message)進(jìn)行相互通信；

1.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?/p>

對(duì)象（Object）將軟件開(kāi)發(fā)所涉及的各種操作對(duì)象和要解決的問(wèn)題抽象為離散的，相互聯(lián)系

并且可以相互通信的對(duì)象集合，稱(chēng)之為“類(lèi)”；

類(lèi)是具有相同屬性和行為特征的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類(lèi)的全部對(duì)象

提供了抽象的描述，包括屬性（attribute）和方法（method）兩個(gè)主要部

分。屬性是類(lèi)的靜態(tài)特征，用一個(gè)數(shù)據(jù)單元表示，屬性可以用屬性名、屬性

類(lèi)型、可修改型、可見(jiàn)性等進(jìn)行描述。行為是類(lèi)的動(dòng)態(tài)特征，是實(shí)現(xiàn)該行為

的算法或過(guò)程描述；

類(lèi)是抽象的，對(duì)象是具體的，任何一個(gè)對(duì)象都是某個(gè)類(lèi)的一個(gè)具體實(shí)例（instance）；如同鑄件和模具的關(guān)系；類(lèi)實(shí)際上是一種具有特定數(shù)據(jù)成員和功能（屬性）的復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型，而對(duì)象

則是該“類(lèi)”（數(shù)據(jù)類(lèi)型）的一個(gè)變量；1.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?/p>

類(lèi)（class）

消息是從一個(gè)對(duì)象（發(fā)送者）向另外一個(gè)或幾個(gè)其它對(duì)象（接收者）發(fā)送信號(hào)，或由一個(gè)對(duì)象（發(fā)送者或調(diào)用者）調(diào)用另一個(gè)對(duì)象（接受者）的操作。

消息是對(duì)象之間在一次交互中所傳遞的信息。在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ邪褜?duì)象發(fā)

出的服務(wù)請(qǐng)求稱(chēng)為消息。

消息有不同的實(shí)現(xiàn)方式，如函數(shù)調(diào)用、程序間的內(nèi)部通信、各種事件的發(fā)生

和響應(yīng)等。

消息不能簡(jiǎn)單地等同于對(duì)象的成員函數(shù)調(diào)用，事實(shí)上兩者之間是有區(qū)別的：

消息是表示對(duì)象間信息傳遞的抽象概念，而對(duì)象的成員函數(shù)調(diào)用只是消息在

程序設(shè)計(jì)中的具體表現(xiàn)形式之一。1.1.1面向?qū)ο蟮幕靖拍?/p>

消息（message）面向?qū)ο蟮幕靖拍顚?duì)象是用來(lái)描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體張三李四抽象類(lèi)是具有相同屬性和服務(wù)的一組對(duì)象的概括屬性行為性別,年齡…說(shuō)話,行走…具體化繼承新類(lèi)人說(shuō)話,行走…性別,年齡…大學(xué)生性別,年齡,專(zhuān)業(yè)…說(shuō)話,行走,學(xué)習(xí)…消息

面向?qū)ο蠓椒ǖ幕咎卣魇浅橄笮裕?/p>

將具有相同屬性和行為的一組對(duì)象的抽象為類(lèi)；

面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ械膶?duì)象（object）是軟件開(kāi)發(fā)所涉及的

問(wèn)題域中一些事物的抽象，是一些屬性、操作和方法的封

裝體;

通過(guò)抽象找出同一類(lèi)對(duì)象的共同屬性（靜態(tài)特征）和行為

（動(dòng)態(tài)特征），形成類(lèi)（class）。

抽象性1.1.2面向?qū)ο蟮幕咎卣?/p>

封裝是把對(duì)象的屬性和服務(wù)結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)單位

（即對(duì)象）；封裝將盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對(duì)外形成一個(gè)邊界

（或者說(shuō)一道屏障），只保留有限的對(duì)外接口使之與外

部發(fā)生聯(lián)系；封裝可以有效地控制一個(gè)對(duì)象內(nèi)部發(fā)生變化時(shí)對(duì)其它對(duì)

象的影響；封裝能夠通過(guò)對(duì)象接口簡(jiǎn)化對(duì)象的使用；封裝便于通過(guò)繼承機(jī)制實(shí)現(xiàn)代碼重用；

封裝（encapsulation）

1.1.2面向?qū)ο蟮幕咎卣?/p>

繼承是面向?qū)ο蠓椒ǖ幕咎卣髦?，也是面向?qū)ο蠓椒軌蛱岣哕浖_(kāi)

發(fā)效率的重要原因；

繼承是指特殊類(lèi)的對(duì)象擁有其一般類(lèi)的全部屬性與服務(wù)，稱(chēng)作特殊類(lèi)對(duì)一

般類(lèi)的繼承；繼承意味著特殊類(lèi)中不必重新定義已在它的一般類(lèi)中定義過(guò)的屬性和行為

，而它卻自動(dòng)地、隱含地?fù)碛衅湟话泐?lèi)的所有屬性與行為。通常將一般類(lèi)

稱(chēng)為基類(lèi)（baseclass）或父類(lèi)（superclass），將特殊類(lèi)稱(chēng)為派生類(lèi)

（derivedclass）或子類(lèi)（subclass）；

繼承簡(jiǎn)化了人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)和描述。采用繼承機(jī)制之后，在定義特

殊類(lèi)時(shí)，只需要聲明它是繼承自哪個(gè)類(lèi)，并增加它自己的特殊屬性與行為

，而且繼承機(jī)制具有傳遞性，可以被一層一層的不斷繼承下去，實(shí)現(xiàn)代碼

重用，這將明顯減輕程序開(kāi)發(fā)工作的強(qiáng)度，提高程序開(kāi)發(fā)的效率。1.1.2面向?qū)ο蟮幕咎卣?/p>

繼承

多態(tài)性是指在一般類(lèi)中定義的屬性或行為，被特殊類(lèi)繼承之后，可

以具有不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型或表現(xiàn)出不同的行為，這使得同一個(gè)屬性或

行為在一般類(lèi)及其各個(gè)特殊類(lèi)中具有不同的語(yǔ)義，即具有繼承關(guān)系

的不同對(duì)象接收到同一消息時(shí)有不同的行為；

多態(tài)性可以為具有繼承關(guān)系的不同類(lèi)所形成的類(lèi)族（具有繼承關(guān)系

的類(lèi)的樹(shù)狀層次集合）提供統(tǒng)一的外部接口。

多態(tài)性1.1.2面向?qū)ο蟮幕咎卣?/p>

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言是為了支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法而設(shè)計(jì)的，它與以往各種編程語(yǔ)言的根本不同點(diǎn)在于：

其設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是為了能更加直接地描述客觀世界中存在的事物以及它們之間的相互關(guān)系。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言支持抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，并且提供了封裝性、繼承性、多態(tài)性等機(jī)制，使得類(lèi)和類(lèi)庫(kù)成為可重用的模塊。1.1.3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)LISP語(yǔ)言

Modula語(yǔ)言

Smalltalk語(yǔ)言

C++語(yǔ)言

Java語(yǔ)言

C#語(yǔ)言

現(xiàn)實(shí)世界是本質(zhì)上是由對(duì)象所組成，而不是由“各種過(guò)程”所組成；軟件開(kāi)發(fā)的目的是為了解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題，這些問(wèn)題

都是由對(duì)象所組成；面向?qū)ο蟮姆椒◤?qiáng)調(diào)直接以問(wèn)題域（現(xiàn)實(shí)世界）中的事物

為中心來(lái)思考問(wèn)題、認(rèn)識(shí)問(wèn)題，并根據(jù)這些事物的本質(zhì)特

征，把它們抽象地表示為軟件系統(tǒng)中的對(duì)象；面向?qū)ο蠓椒ㄊ管浖到y(tǒng)直接映射現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題域，保

持問(wèn)題域中事物及其相互關(guān)系的本來(lái)面貌，從而能夠更準(zhǔn)

確地進(jìn)行軟件的分析與設(shè)計(jì)；1.1.4面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)

為什么要采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法？

面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)

就是將面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的各個(gè)階段。其主要過(guò)程為：首先從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ治鲇脩粜枨?，建立分析模型；其次進(jìn)行面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，建立系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型；然后用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)；隨后進(jìn)行面向?qū)ο蟮臏y(cè)試；最后進(jìn)行面向?qū)ο蟮木S護(hù)。1.1.4面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)

面向?qū)ο蟮姆治?/p>

面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)

面向?qū)ο蟮木幊?/p>

面向?qū)ο蟮臏y(cè)試

面向?qū)ο蟮木S護(hù)

1.2C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)C++語(yǔ)言的產(chǎn)生

1983加入類(lèi)CC++ANSIC++1994標(biāo)準(zhǔn)化C++語(yǔ)言的特點(diǎn)

支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)支持泛型程序設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)

C++語(yǔ)言是一種更好的“C語(yǔ)言”

1983年8月，Cwithclass首次投入使用，開(kāi)天辟地；

1983年12月，Cwithclass更名為C++，加入了很多C語(yǔ)言所沒(méi)有的心特性，包括虛函數(shù)，操作符重載，常數(shù)、用戶可控制的自由空間存儲(chǔ)區(qū)，新的類(lèi)型檢查和注釋風(fēng)格；

1985年2月，C++Release1.0發(fā)布

1985年10月，巨著《TheC++ProgrammingLanguage》第一版出版

1989年，C++Release2.0發(fā)布

1990年7月，C++加入模板

1991年6月，C++加入異常處理

1993年3月，加入運(yùn)行時(shí)類(lèi)型識(shí)別

1993年7月，加入名字空間

1998年11月，C++ISO標(biāo)準(zhǔn)得到批準(zhǔn)

2003年，C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布處理缺陷報(bào)告，發(fā)布C++032005年，C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布TR1（TechnicalReport1），目前，幾乎所有流行的C++編譯器都已經(jīng)支持TR12008年，C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布N28002011年，C++的最新標(biāo)準(zhǔn)C++0x完成，加入了許多新特性，如Lambda表達(dá)式、

智能指針share_ptr、右值引用、多任務(wù)內(nèi)存模型等C++語(yǔ)言的發(fā)展系統(tǒng)級(jí)程序的開(kāi)發(fā)：Windows、word、搜素引擎等。游戲：目前很多游戲客戶端都是基于C++開(kāi)發(fā)的（除了一些網(wǎng)頁(yè)游戲），所以如果想從事游戲開(kāi)發(fā)行業(yè)學(xué)好c++是沒(méi)錯(cuò)的。服務(wù)器端開(kāi)發(fā)：很多互聯(lián)網(wǎng)公司的后臺(tái)服務(wù)器程序都是基于C++開(kāi)發(fā)的，而且大部分是linux，unix等類(lèi)似操作系統(tǒng)。如果你想從事這樣的工作，你需要熟悉linux操作系統(tǒng)及其在上面的開(kāi)發(fā)，熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，精通網(wǎng)絡(luò)編程。數(shù)字圖像處理：現(xiàn)在市面上有很多VC++圖像處理的書(shū)籍，可見(jiàn)在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)也是占了很大比重，需要深入學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理和模式識(shí)別等課程。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真：這個(gè)也是發(fā)展很快的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，目前各種數(shù)字地球，數(shù)字城市，虛擬地理環(huán)境什么的，出現(xiàn)了這方面的大量應(yīng)用。C++語(yǔ)言的應(yīng)用1.3C++程序開(kāi)發(fā)過(guò)程

程序代碼的錄入、修改執(zhí)行預(yù)處理指令，詞法分析、語(yǔ)法分析后生成目標(biāo)程序與其它目標(biāo)程序或庫(kù)連接,生成可執(zhí)行程序1.4C++程序?qū)嵗?/p>

/*************************************************程序文件名:p1_1.cpp**本程序顯示:HelloC++!**設(shè)計(jì)者:楊進(jìn)才時(shí)間:8-8-2021************************************************/#include<iostream>//載入頭文件usingnamespacestd;//使用命名空間stdintmain()//程序入口{cout<<"HelloC++!"<<endl;return0;}

預(yù)處理命令主函數(shù)主函數(shù)名函數(shù)開(kāi)始函數(shù)體語(yǔ)句結(jié)束標(biāo)志函數(shù)結(jié)束

運(yùn)行結(jié)果：HelloC++!注釋塊注釋行一個(gè)簡(jiǎn)單的C++程序

在C++程序中，注釋塊由“/*”開(kāi)始，由“*/”結(jié)束，可以實(shí)現(xiàn)多行注釋。也可使用“//”進(jìn)行單行注釋。

C++語(yǔ)言的預(yù)處理命令都是以“#”號(hào)開(kāi)頭。iostream是一個(gè)頭文件,系統(tǒng)頭文件不帶.h后綴

cout為標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象，它與顯示器相連。<<是插入操作符，endl為換行符號(hào)。整個(gè)語(yǔ)句的功能是將”HelloC++!”字符串與endl依次插入到cout中

main是主函數(shù)名，一個(gè)C++語(yǔ)言程序有且僅有一個(gè)main函數(shù)。C++程序執(zhí)行時(shí)就是從main函數(shù)開(kāi)始.

C++語(yǔ)言規(guī)定：語(yǔ)句以分號(hào)結(jié)束

使用名字空間

？為什么:

標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)提供的對(duì)象等都放在標(biāo)準(zhǔn)名字空間std中,要使用它們,必須要聲明使用標(biāo)準(zhǔn)名字空間std。使用標(biāo)準(zhǔn)名字空間std有3種方式:整體聲明

usingnamespacestd;使用時(shí)單個(gè)對(duì)象臨時(shí)聲明

std::cout<<"HelloC++"<<std::endl;單個(gè)對(duì)象使用前聲明

usingstd::cout;整體聲明#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){cout<<"HelloC++!"<<endl;return0;}單個(gè)對(duì)象臨時(shí)聲明#include<iostream>intmain()

{std::cout<<”HelloC++!”<<std::endl;return0;}單個(gè)對(duì)象使用前聲明#include<iostream>usingstd::cout;usingstd::endl;intmain(){cout<<”HelloC++!”<<endl;return0;}

cin>>對(duì)象1>>對(duì)象2>>...>>對(duì)象n；

cout<<對(duì)象1<<對(duì)象2<<...<<對(duì)象n；C++中使用對(duì)象cin作為標(biāo)準(zhǔn)輸入流對(duì)象，通常代表鍵盤(pán)，cin與提取操作符>>連用，使用格式為：該語(yǔ)句是從標(biāo)準(zhǔn)輸入流對(duì)象鍵盤(pán)上提取n個(gè)數(shù)據(jù)分別給對(duì)象1、對(duì)象2、...、對(duì)象n。C++中使用對(duì)象cout作為標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象，通常代表顯示設(shè)備，cout與插入操作符<<連用，使用格式為：該語(yǔ)句是依次從將對(duì)象1、對(duì)象2、...、對(duì)象n插入到標(biāo)準(zhǔn)輸出流對(duì)象中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)象在顯示器上的輸出。C++輸入/輸出簡(jiǎn)介輸入輸出舉例123456789101112131415/**********************************************************程序文件名:p1_2.cpp**功能:求三個(gè)數(shù)的平均值，演示C++的簡(jiǎn)單I/O**********************************************************/#include<iostream>usingnamespacestd;intmain()

{ floatnum1,num2,num3;//定義三個(gè)數(shù)

cout<<"Pleaseinputthreenumbers:"; cin>>num1>>num2>>num3; cout<<"Theaverageof"<<num1<<","<<num2<<"and"<<num3; cout<<"is:"<<(num1+num2+num3)/3<<endl;return0;}Pleaseinputthreenumbers:101201300↙

Theaverageof101,201and300is:200.667

常用的操縱符

操縱符作用說(shuō)明oct數(shù)據(jù)以8進(jìn)制形式輸出

作用范圍為后續(xù)輸出的整數(shù)對(duì)象，小數(shù)不起作用。dec數(shù)據(jù)以10進(jìn)制形式輸出(默認(rèn))hex數(shù)據(jù)以16進(jìn)制形式輸出endl換行并刷新輸出流setw(n)設(shè)置輸出寬度需包括頭文件iomanip，僅對(duì)后一個(gè)對(duì)象起作用setprecision(n)設(shè)置輸出小數(shù)位數(shù)(默認(rèn)為6)需包括頭文件iomanip，作用范圍為后續(xù)對(duì)象注意:在使用setw(n)與setprecision(n)時(shí)，還需要包含輸入/輸出操縱符頭文件iomanip,iomanip意為inputandoutputmanipulate(操縱)。setprecision(n)僅對(duì)帶有小數(shù)的數(shù)有效，n為整數(shù)與小數(shù)但不包括小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)。常用的操縱符使用舉例

1234567891011121314151617/*****************************************************程序文件名:p1_3.cpp**功能:求三個(gè)數(shù)的平均值，演示C++簡(jiǎn)單I/O格式控制***************************