C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課件

C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

第一章第1章 C++概述C++ABetterC1.1C++起源和特點(diǎn) 1.1.1 C++的起源

1.1.2 C++的特點(diǎn)1.2C++程序的結(jié)構(gòu)1.2.1

C程序與C++程序比較1.2.2

C++程序結(jié)構(gòu)1.2.3

C++程序的編輯、編譯和運(yùn)行C程序與C++程序比較之一main(){inta,b,sum；/*定義三個(gè)整型變量*/a=123；b=456;

sum=a+b；

printf("sumis%d\n",sum)；

}main(){inta,b,sum；

//定義三個(gè)整型變量

a=123；b=456;

sum=a+b；

cout<<sum；

}C程序與C++程序比較之二#include"stdio.h"main(){chara,b,c;a='B';b='O';c='Y';putchar(a);putchar(b);putchar(c);}#include“iostream.h"voidmain(){chara,b,c;a='B';b='O';c='Y';cout<<a<<b<<c;}1.3C++的一些新特性1.3.1單行注釋和新的I/O流1.3.2const修飾符1.3.3內(nèi)聯(lián)函數(shù)1.3.4函數(shù)原型1.3.5帶缺省參數(shù)的函數(shù)1.3.6函數(shù)名重載1.3.7

new和delete運(yùn)算符1.3.8引用（reference）1.3.1單行注釋和新的I/O流//I/Ostream#include<iostream.h>

main(){inti;floatf;chars[80];

cout<<"Enteraninteger,float,andstring:";cin>>i>>f>>s;cout<<"Here'syourdata:"<<i<<''<<f<<endl<<s<<'\n';return0;}單行注釋和新的I/O流(續(xù))cout是預(yù)定義的輸出流對(duì)象，類(lèi)似于C語(yǔ)言中的stdout。<<輸出運(yùn)算符，可用于輸出C++語(yǔ)言中任何基本類(lèi)型的數(shù)據(jù)。cin是預(yù)定義的輸入流對(duì)象，類(lèi)似于C語(yǔ)言中的stdin。<<輸入運(yùn)算符，可用于輸入C++語(yǔ)言中任何基本類(lèi)型的數(shù)據(jù)。（注意：輸入和輸出并不是C++語(yǔ)言的組成部分，它們由流庫(kù)iostream支持。）輸入含有空格的字符串//Usegetline()toreadastringthatcontainsspaces.#include<iostream>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){charstr[80];cout<<"Enteryourname:";cin.getline(str,79);cout<<str<<'\n';return0;}1.3.2const存取修飾符

對(duì)象A：親愛(ài)的，你千萬(wàn)不能變心？對(duì)象B：放心吧！親愛(ài)的。對(duì)象A：你發(fā)誓！對(duì)象B：不用發(fā)誓，因?yàn)槲沂莄onst！

const對(duì)象B;常量Constants在C中，可以使用#define來(lái)定義符號(hào)常量。C++提供了一種更靈活、更安全的方式來(lái)定義常量，即使用關(guān)鍵字const來(lái)定義符號(hào)常量。常量例子ConstantexamplesconstfloatPI=3.1415926;//PI是一個(gè)常量constintv[]={1,2,3,4};//數(shù)組元素v[i]是常量constintx;//error:noinitializer//定義常量時(shí)應(yīng)初始化，否則出錯(cuò)。voidf(){ model=200;//error v[2]++;//error}值替換valuesubstitution#defineBUFSIZE100constintbufsize=100;Becauseofsubtlebugsthatthepreprocessormightintroduce,youshouldalwaysuseconstinsteadof#definevaluesubstitution.常量const和指針指針?biāo)赶虻膶?duì)象為常量Pointertoconst指針本身為常量constpointerTheconstmodifiesthethingitis“closestto.”指向常量的指針

Pointertoconstconstint*u;//pointertoconstant*u=18;//error:upointstoconstantu=p;//OK常指針constpointerintd=1;int*constw=&d;*w=2;//OKw=p;//error:wisconstconst修飾函數(shù)參數(shù)voidprint_salary(constfloat*salary){ cout<<salary<<’\n’;}const可以阻止參數(shù)被函數(shù)修改const的其他用途

Otherusesofconstreturntypes,classobjectsandmemberfunctionsvolatile存取修飾符修飾符volatile通知編譯器，變量值可能由程序中沒(méi)有顯示說(shuō)明的方式所改變，因此在作編譯優(yōu)化時(shí)，不要通過(guò)將該變量放入寄存器來(lái)提高速度。

Volatile原意是：可變的，不穩(wěn)定的externvolatileclock;externconstvolatileclock;1.3.3內(nèi)聯(lián)函數(shù)（內(nèi)嵌函數(shù)，

內(nèi)置函數(shù)inlinefunction）在函數(shù)聲明或定義的前面加上關(guān)鍵字“inline”，該函數(shù)就被聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。inlineintmax(intx,inty)//max被說(shuō)明為內(nèi)聯(lián)函數(shù){intz;if(x>y)z=x;elsez=y;return(z);}內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用方法與普通函數(shù)沒(méi)有區(qū)別。類(lèi)中定義的內(nèi)聯(lián)函數(shù)InlinefunctionAnyfunctiondefinedwithinaclassbodyisautomaticallyinline,classDate{ intday,month,year;public: voidinit_date(intdd,intmm,intyy) {day=dd;month=mm;year=yy;}};Hereinit_dateisainlinefunction函數(shù)調(diào)用時(shí)的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)1．函數(shù)調(diào)用時(shí)的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。2．用關(guān)鍵字inline說(shuō)明內(nèi)嵌函數(shù)。編譯器直接用內(nèi)嵌函數(shù)體的編譯代碼插入在函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句處，這一過(guò)程稱(chēng)為函數(shù)的嵌入擴(kuò)展。利用內(nèi)嵌函數(shù)減少了調(diào)用普通函數(shù)時(shí)的壓棧和彈棧操作，從而提高程序的運(yùn)行速度。3．內(nèi)嵌函數(shù)比帶參數(shù)的宏的好處。一般情況下，只有較短的函數(shù)才定義為內(nèi)嵌函數(shù)。使用內(nèi)嵌函數(shù)實(shí)際上是一種增加空間開(kāi)銷(xiāo)以減小時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)的方法。為什么使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)Efficiency

效率

在C程序中，可使用宏macros達(dá)到同樣的目的，但是宏是通過(guò)預(yù)處理來(lái)處理的，不進(jìn)行類(lèi)型檢查，容易造成難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。宏macros在類(lèi)的內(nèi)部不能使用，宏不能作為類(lèi)的成員。為什么使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)(cont.)為了克服宏的上述缺陷，C++引入了內(nèi)聯(lián)函數(shù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)具有高效率，而且：進(jìn)行類(lèi)型檢查，避免出現(xiàn)類(lèi)型不匹配的錯(cuò)誤?？梢宰鳛轭?lèi)的成員函數(shù)。Toretaintheefficiencyofthepreprocessormacro,buttoaddthesafetyandclassscopingoftruefunctions,C++hastheinlinefunction.Howdoinlinefunctionswork

編譯器處理內(nèi)聯(lián)函數(shù)的過(guò)程類(lèi)型檢查T(mén)ypechecking(Toassuresafety)將函數(shù)代碼插入到函數(shù)調(diào)用處thensubstitutesthefunctionbodyforthefunctioncall這樣函數(shù)代碼將占據(jù)更所得存儲(chǔ)空間

TheinlinecodedoesoccupyspaceTheshort,smallandfrequentlycalledfunctionsaresuitableforinlinefunctions.1.3.4函數(shù)原型(functionprototype)

什么是函數(shù)原型？描述函數(shù)原型的三大要素：函數(shù)名參數(shù)類(lèi)型函數(shù)返回值類(lèi)型函數(shù)原型的例子：inttranslate(floatx,floaty,floatz);inttranslate(float,float,float);【例1.7】

voidsqr_it();/*functiondeclaration*/intmain(){ intx; x=10; sqr_it(x); printf("Thesquareofxis%d\n",x);return0;}voidsqr_it(int*i){ *i=(*i)*(*i);}運(yùn)行時(shí)出錯(cuò)【例1.7】本例的C程序能夠成功通過(guò)諸如TurboC這樣的C編譯器的檢查，但會(huì)在運(yùn)行階段發(fā)生錯(cuò)誤。該程序運(yùn)行后的結(jié)構(gòu)顯示如下：Thesquareofxis10Nullpointerassignment使用函數(shù)原型執(zhí)行強(qiáng)類(lèi)型檢查【例1.8】voidsqr_it(int*i);//函數(shù)原型

intmain(){ intx; x=10;

sqr_it(x);

cout<<"Thesquareofxis"<<x<<'\n';return0;}voidsqr_it(int*i){ *i=(*i)*(*i);}typemismatch類(lèi)型不匹配函數(shù)原型的作用C++語(yǔ)言是強(qiáng)類(lèi)型化語(yǔ)言，任何函數(shù)在使用以前必須有該函數(shù)的原型說(shuō)明，以便進(jìn)行實(shí)際參數(shù)與形式參數(shù)之間的類(lèi)型匹配檢查。函數(shù)返回值的類(lèi)型和函數(shù)參數(shù)的類(lèi)型、個(gè)數(shù)、次序在函數(shù)聲明，函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用時(shí)必須匹配。C++語(yǔ)言的編譯器執(zhí)行上述檢查能顯著減少很多隱藏的錯(cuò)誤。函數(shù)原型與C語(yǔ)言的函數(shù)類(lèi)型說(shuō)明函數(shù)原型是在C語(yǔ)言的函數(shù)類(lèi)型說(shuō)明（函數(shù)聲明）的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充后形成的，它不但說(shuō)明了函數(shù)返回值的類(lèi)型，還要確定函數(shù)參數(shù)的類(lèi)型、個(gè)數(shù)、次序及缺省值。1.3.5帶缺省參數(shù)的函數(shù)例如：以下函數(shù)帶有一個(gè)缺省值為0的參數(shù)。voidmyfunc（doubled=0.0）{…}myfunc(198.234);//passanexplicitvaluemyfunc();//letfunctionusedefault缺省參數(shù)的例子voidDrawCircle(intx,inty,intr=10);DrawCircle(50,20);DrawCircle(50,100,30);帶缺省參數(shù)函數(shù)主要由兩個(gè)作用：簡(jiǎn)化編程；有利于程序擴(kuò)充，而不影響原有代碼。1.3.6函數(shù)名重載（overload）兩或兩個(gè)以上的函數(shù)共享同一個(gè)名稱(chēng)，就稱(chēng)為函數(shù)名重載。

OverloadedFunctionsMultiplefunctionscanhavethesamenamewithdifferentimplementations.函數(shù)重載簡(jiǎn)化了函數(shù)調(diào)用工作。函數(shù)重載的例子#include<iostream.h>

//Overloadabs()threeways

intabs(intn);longabs(longn);doubleabs(doublen);//prototypeisneccessaryforC++compiler這些都是函數(shù)原型函數(shù)重載的例子main(){cout<<"Absolutevalueof-10:"<<abs(-10)<<"\n";cout<<"Absolutevalueof-10L:"<<abs(-10L)<<"\n";cout<<"Absolutevallueof-10.01:"<<abs(-10.01)<<"\n";

return0;}abs()forints//abs()forintsintabs(intn){cout<<"Inintergerabs()\n";returnn<0?-n:n;}abs()forlongs

//abs()forlongslongabs(longn){cout<<"Inlongabs()\n";returnn<0?-n:n;}abs()fordoubles//abs()fordoublesdoubleabs(doublen){cout<<"Indoubleabs()\n";returnn<0?-n:n;}1.3.7

new和delete運(yùn)算符在C語(yǔ)言中，使用函數(shù)malloc()分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存，用函數(shù)free()釋放動(dòng)態(tài)內(nèi)存；在C++語(yǔ)言中，還可以使用運(yùn)算符new分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存，用delete釋放動(dòng)態(tài)內(nèi)存。

new和delete的簡(jiǎn)單應(yīng)用//Asimpleexampleofnewanddelete.#include<iostream.h>

main(){int*p;

p=newint;//allocateroomforaninteger

//alwaysmakesurethatallocatesucceededif(!p){cout<<"Allocationerror\n";return1;}Asimpleexampleofnewanddelete(cont)*p=1000;

cout<<"Hereisintegeratp:"<<*p<<"\n";

deletep;//releasememory

return0;}new和delete的優(yōu)點(diǎn)new和delete完成的功能類(lèi)似于malloc()與free()，但它們有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）簡(jiǎn)潔性：能自動(dòng)計(jì)算所要分配的內(nèi)存的大?。?）可靠性：編譯時(shí)進(jìn)行類(lèi)型檢查；3）靈活性：new和delete運(yùn)算符可以被重載。注意：用new申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存必須用delete釋放。1.3.8引用（reference）引用是一個(gè)隱含指針，可以看作變量的另一個(gè)名稱(chēng)（別名）。引用有三種使用方法：引用作為函數(shù)參數(shù)（最重要的用法）#include<iostream.h>

voidf(int&n);//declareareferenceparameterusing&

main(){inti=0;

f(i);//Theaddressofvariableiispassed.cout<<"Hereisi'snewvalue:"<<i<<'\n';return0;}引用作為函數(shù)參數(shù)(繼續(xù))//f()nowusesareferenceparametervoidf(int&n){//noticethatno*isneededinthefollowingstatementn=100;//put100intotheargumentusedtocallf()}指針參數(shù)和引用參數(shù)的比較//交換實(shí)際參數(shù)的值voidswap(int*x,int*y){inttemp;

temp=*x;//保存地址x中的值

*x=*y;//putyintox

*y=temp;//putxintoy}

//調(diào)用函數(shù)swap()時(shí)使用變量i和j的地址

swap(&j,&i);//交換實(shí)際參數(shù)的值voidswap(int&x,int&y){inttemp;

temp=x;//保存地址x中的值

x=y;//putyintox

y=temp;//putxintoy}

//調(diào)用函數(shù)swap()時(shí)使用變量i和j的名字

swap(j,i);引用參數(shù)的幾個(gè)好處當(dāng)使用引用參數(shù)的時(shí)候，傳遞的是用作參數(shù)的變量的地址。1）地址被自動(dòng)傳遞；不需要記住傳遞參數(shù)的地址。2）比指針?lè)椒ǜ?jiǎn)練，清晰。3）當(dāng)對(duì)象作為引用被傳遞給函數(shù)的時(shí)候，沒(méi)有進(jìn)行拷貝（復(fù)制）。引用作為函數(shù)的返回值

//Asimpleexampleofafunctionreturnnigareference.#include<iostream.h>int&f();intx;

main(){ f()=100;//f()returntheaddressofx

cout<<x<<"\n";

return0;}引用作為函數(shù)的返回值(繼續(xù))

//Returnanintreference.int&f(){returnx;//returnsareferencetox}獨(dú)立的引用至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)獨(dú)立引用的價(jià)值，在一個(gè)程序中用兩個(gè)名字來(lái)描述同一個(gè)對(duì)象，可能使程序出現(xiàn)混亂。（應(yīng)當(dāng)避免）對(duì)象和類(lèi)屬于同一個(gè)類(lèi)的所有對(duì)象具有某些共性和相似的特征。一個(gè)類(lèi)定義了一組大體上相似的對(duì)象。在面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中，對(duì)象是基本的運(yùn)行時(shí)實(shí)體，它既包含數(shù)據(jù)，也包括作用于這些數(shù)據(jù)的操作。對(duì)象對(duì)象的組成操作代碼數(shù)據(jù)面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)對(duì)象4對(duì)象1對(duì)象3對(duì)象2§2.1類(lèi)和對(duì)象的定義2.1.1

C++中對(duì)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展2.1.2

C++中類(lèi)的定義2.1.3

C++類(lèi)中的成員函數(shù)定義2.1.4

C++中對(duì)象的定義和使用2.1.5

C++中類(lèi)的接口與實(shí)現(xiàn)2.1.6類(lèi)聲明與類(lèi)定義2.1.7結(jié)構(gòu)struct與類(lèi)class的比較2.1.1

C++中對(duì)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展C++中的結(jié)構(gòu)不僅可以包含不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，而且還可以包含函數(shù)。結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)和函數(shù)都是結(jié)構(gòu)的成員，分別稱(chēng)為數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員。在C++中，通常把函數(shù)成員稱(chēng)為成員函數(shù)。C的結(jié)構(gòu)體struct與C++的struct的比較C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)體中數(shù)據(jù)與操作是分離的

在C++語(yǔ)言中將數(shù)據(jù)與操作封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中

structStudent{ intnumber; charname[15]; floatscore;};數(shù)據(jù)成員structStudent{intnumber;charname[15];floatscore;voiddisplay()//函數(shù)成員{ cout<<”number:”<<number; cout<<”name:”<<name; cout<<”score:”<<score<<endl;}};/*獨(dú)立函數(shù)display*/voiddisplay(Student*stu){ printf(”number:%d”,stu->number); printf(”name:%s”,stu->name); printf(”score:%f\n”,stu->score);}成員函數(shù)數(shù)據(jù)成員2.1.2

C++中類(lèi)的定義在C++語(yǔ)言中，我們通過(guò)定義新的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)類(lèi)。類(lèi)既包含數(shù)據(jù)內(nèi)容又包含對(duì)數(shù)據(jù)的操作，所以類(lèi)是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。在C++語(yǔ)言中，類(lèi)可被視為一種用戶定義的類(lèi)型。C++的結(jié)構(gòu)體struct與C++的class的比較將數(shù)據(jù)與操作封裝在一個(gè)C++的結(jié)構(gòu)體struct中將數(shù)據(jù)與操作封裝在一個(gè)C++類(lèi)class中數(shù)據(jù)成員structStudent{intnumber;charname[15];floatscore;voiddisplay()//函數(shù)成員{ cout<<”number:”<<number; cout<<”name:”<<name; cout<<”score:”<<score<<endl;}};數(shù)據(jù)成員classStudent{intnumber;charname[15];floatscore;voiddisplay()//函數(shù)成員{ cout<<”number:”<<number; cout<<”name:”<<name; cout<<”score:”<<score<<endl;}};成員函數(shù)數(shù)據(jù)成員一個(gè)復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)的例子structcomplex{doublereal;doubleimage;voidinit(doubler,doublei){real=r;image=i;}doublerealcomplex(){returnreal;}…;};成員函數(shù)數(shù)據(jù)成員私有成員和公有成員在C++中一個(gè)結(jié)構(gòu)的成員通常分為兩類(lèi)：私有成員(private)和公有成員(

public)私有成員只能被該結(jié)構(gòu)中的其他成員訪問(wèn)。公有成員既可以被結(jié)構(gòu)內(nèi)的其他成員訪問(wèn)，也可以被結(jié)構(gòu)外的成員所訪問(wèn)。C++規(guī)定，在缺省情況下，結(jié)構(gòu)中的成員是公有的。此處所指成員包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。私有成員和公有成員的聲明structcomplex{private:doublereal;doubleimage;public:voidinit(doubler,doublei){real=r;image=i;}doublerealcomplex(

){returnreal;}…;};私有成員公有成員類(lèi)的定義class

類(lèi)名{[private:]

私有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)public:

公有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)}；//分號(hào)是不能少的//其中，class是聲明類(lèi)的關(guān)鍵字//類(lèi)名是要聲明的類(lèi)的名字類(lèi)中私有成員和公有成員的聲明classcomplex{private:doublereal;doubleimage;public:voidinit(doubler,doublei){real=r;image=i;}doublerealcomplex(){returnreal;}…;};私有成員公有成員定義類(lèi)時(shí)的注意事項(xiàng)private和public可以按任意順序出現(xiàn)具有良好習(xí)慣的程序員會(huì)：把所有私有成員和公有成員歸類(lèi)放在一起將私有成員放在公有成員的前面private、public和protected稱(chēng)為訪問(wèn)控制符。數(shù)據(jù)成員可以是任何數(shù)據(jù)類(lèi)型，但不能用auto、register或extern進(jìn)行說(shuō)明。只有在類(lèi)對(duì)象定義之后才能給數(shù)據(jù)成員賦初值。為什么要用類(lèi)代替結(jié)構(gòu)？在缺省情況下，類(lèi)中的成員是私有的private。類(lèi)提供了缺省的安全性。2.1.3

C++類(lèi)中的成員函數(shù)定義C++類(lèi)中的成員函數(shù)描述了對(duì)類(lèi)對(duì)象內(nèi)部數(shù)據(jù)的操作方法，或者說(shuō)，描述了對(duì)象的行為，因此我們又將成員函數(shù)稱(chēng)為方法（method）或者服務(wù)（service）?！纠?.2】學(xué)生類(lèi)中成員函數(shù)的定義。成員函數(shù)的定義包含在類(lèi)體中classStudent{private: intnumber; charname[15]; floatscore;public: voidinit(intnumber1,char*name1,floatscore1);

voidmodify(floatscore1) { score＝score1； } voidprint();};成員函數(shù)在類(lèi)體外定義voidStudent::init(intnumber1,char*name1,floatscore1){作用域解析運(yùn)算符

number=number1; strcpy(name,name1); score=score1;}voidStudent::print(){ cout<<”number:”<<number<<”name:”<<name<<”score:”<<score<<’\n’;}成員函數(shù)在類(lèi)體內(nèi)外的區(qū)別一般情況下，在類(lèi)體中僅給出成員函數(shù)的原型，而把成員函數(shù)的定義放在類(lèi)體之外實(shí)現(xiàn)。這種將類(lèi)的成員函數(shù)的聲明（declaration）和定義（definition）進(jìn)行分離的方式有很多好處類(lèi)體內(nèi)定義的成員函數(shù)在編譯時(shí)是以內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理的，只有那些非常簡(jiǎn)短的函數(shù)才在類(lèi)體中直接定義。2.1.4

C++中對(duì)象的定義和使用在C++語(yǔ)言中，類(lèi)是用戶定義的一種新類(lèi)型，所以可以象聲明普通變量一樣來(lái)建立對(duì)象。在C++語(yǔ)言中，類(lèi)與對(duì)象的關(guān)系就好象整型int和整型變量i之間的關(guān)系一樣。注意：所有類(lèi)對(duì)象都共享它們的成員函數(shù)，但是，每一個(gè)對(duì)象都建立并保持自己的數(shù)據(jù)。對(duì)象的數(shù)據(jù)成員，在C++中稱(chēng)為實(shí)例變量。創(chuàng)建對(duì)象的方法之一在定義類(lèi)時(shí)同時(shí)創(chuàng)建對(duì)象，例如：classdate{intmonth,day,year;public:voidsetdate(int,int,int);voidprint();intgetyear();intgetmonth();intgetday();}tt;//同時(shí)創(chuàng)建對(duì)象tt。創(chuàng)建對(duì)象的方法之二在定義類(lèi)后在創(chuàng)建對(duì)象，例如：Datadate1,date2;對(duì)象的使用對(duì)象的性質(zhì)和定義要求將實(shí)例變量隱藏在對(duì)象中，對(duì)它們的訪問(wèn)，原則上要通過(guò)其接口——共有的成員函數(shù)來(lái)進(jìn)行。訪問(wèn)對(duì)象的成員時(shí)，使用“.”運(yùn)算符：對(duì)象名.成員名稱(chēng)；調(diào)用成員函數(shù)是必須指明對(duì)象，事實(shí)上，在C++語(yǔ)言中，我們用OOP術(shù)語(yǔ)發(fā)送消息來(lái)代替“調(diào)用成員函數(shù)”這個(gè)說(shuō)法。2.1.5

C++中類(lèi)的接口與實(shí)現(xiàn)一般把僅含函數(shù)原型的類(lèi)聲明部分稱(chēng)為類(lèi)的接口（interface)，例如：classDate{ intday,month,year;public: voidinit(intdd,intmm,intyy);//initialize voidadd_year(intn); //addnyears voidadd_month(intn);//addnmonths voidadd_day(intn); //addndays}C++中類(lèi)的接口與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）把類(lèi)中成員函數(shù)的定義部分稱(chēng)為類(lèi)的實(shí)現(xiàn)部分(implementation)。例如：voidDate::init(intdd,intmm,intyy){ day=dd; month=mm; year=yy;}inlinevoidDate::add_year(intn){ year+=n;}C++中類(lèi)的接口與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）C++中的類(lèi)實(shí)現(xiàn)了接口和實(shí)現(xiàn)的分離，這樣只要維持接口不變，實(shí)現(xiàn)部分可以根據(jù)需要不斷改進(jìn)，而不影響類(lèi)的使用。類(lèi)的接口部分一般存放在擴(kuò)展名為h的頭文件中，類(lèi)的實(shí)現(xiàn)部分則存放在擴(kuò)展名為cpp的實(shí)現(xiàn)文件中。在cpp文件的開(kāi)頭要用include將h頭文件包含在其中。這個(gè)特征增強(qiáng)了類(lèi)模塊的獨(dú)立性和可重用性（reuse)。設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)（class）時(shí)的基本原則在設(shè)計(jì)一個(gè)新的類(lèi)（class）類(lèi)型時(shí)的基本原則是將類(lèi)的復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)（例如用來(lái)存儲(chǔ)該類(lèi)對(duì)象的數(shù)據(jù)）和正確使用該類(lèi)所需知道的要素（例如訪問(wèn)對(duì)象數(shù)據(jù)的函數(shù)）分離開(kāi)來(lái)。這種分離的最好方式就是通過(guò)一個(gè)特定的接口來(lái)使用該類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部處理程序。封裝(encapsulation)在進(jìn)行類(lèi)定義時(shí)，我們把需要提供給類(lèi)的用戶的在類(lèi)對(duì)象上執(zhí)行的操作聲明為公用的（public），這樣就形成了類(lèi)的接口。然后按照信息隱藏（informationhiding）的原則來(lái)把類(lèi)的內(nèi)部數(shù)據(jù)表示和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)聲明為私有的（private），從而完成了封裝(encapsulation)。封裝性及其好處所謂封裝，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的含義就是包含和隱藏對(duì)象信息，如內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼的能力。在C++中封裝是通過(guò)類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即將內(nèi)部的數(shù)據(jù)和代碼聲明為私有的，外界不能直接訪問(wèn)。封裝將操作對(duì)象的內(nèi)部復(fù)雜性與應(yīng)用程序的其他部分隔離開(kāi)來(lái)。換句話說(shuō)，應(yīng)用類(lèi)對(duì)象的程序員不需要知道類(lèi)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)就可以使用該類(lèi)。這是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)降低復(fù)雜性的最主要途徑。2.1.6類(lèi)聲明與類(lèi)定義類(lèi)定義包含兩部分：類(lèi)頭和類(lèi)體，類(lèi)體由一對(duì)花括號(hào)包圍起來(lái)。一旦到了類(lèi)體的結(jié)尾，即結(jié)束右邊的花括號(hào)，這時(shí)就定義了一個(gè)類(lèi)。一旦定義了一個(gè)類(lèi)，則該類(lèi)的所有成員就都是已知的，類(lèi)的大小也是已知的了。類(lèi)聲明由于歷史的原因，類(lèi)的定義（classdefinition）也稱(chēng)為類(lèi)的聲明（declaration）。但是準(zhǔn)確地說(shuō)，一旦給出了類(lèi)頭，就聲明了一個(gè)類(lèi)。我們可以聲明一個(gè)類(lèi)但是不定義它。例如：classDate;//Date類(lèi)的聲明這個(gè)聲明向程序引入了一個(gè)名字Date，指示Date為一個(gè)類(lèi)類(lèi)型。類(lèi)聲明（續(xù)）如果還沒(méi)有定義類(lèi)，那么我們就不能定義這類(lèi)類(lèi)型的對(duì)象但是，我們可以聲明指向這種類(lèi)型對(duì)象的指針或者引用。classDate; //Date類(lèi)的聲明Datepd,&rd;//聲明了指向Date類(lèi)對(duì)象的指針pd和引用rd2.1.7結(jié)構(gòu)struct與類(lèi)class的比較結(jié)構(gòu)和類(lèi)的唯一區(qū)別是：在缺省情況下結(jié)構(gòu)內(nèi)數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是公有的public，而類(lèi)中的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是私有的private。可以說(shuō)C++中的結(jié)構(gòu)是一種特殊的類(lèi)。類(lèi)（或者結(jié)構(gòu)）的私有成員只能被該類(lèi)（或者結(jié)構(gòu)）的成員函數(shù)訪問(wèn)，這是C++實(shí)現(xiàn)封裝的一種方法。§2.2構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)2.2.1構(gòu)造函數(shù)2.2.2析構(gòu)函數(shù)2.2.3重載構(gòu)造函數(shù)2.2.4組合類(lèi)和對(duì)象成員的初始化2.2.1構(gòu)造函數(shù)constructor構(gòu)造函數(shù)是類(lèi)的一種特殊成員函數(shù)，用來(lái)為對(duì)象進(jìn)行初始化。構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)名與類(lèi)名相同。構(gòu)造函數(shù)的例子1classDate{

intday,month,year;

Date(intdd,intmm,intyy);//constructor};//構(gòu)造函數(shù)名與類(lèi)名相同voidDate::Date(intdd,intmm,intyy){ day=dd; month=mm; year=yy;}用來(lái)為對(duì)象進(jìn)行初始化。構(gòu)造函數(shù)的例子2classStudent{private: intnumber; charname[15]; floatscore;public: Student(intnumber1,char*name1,floatscore1);voidmodify(floatscore1) {score=score1;} voidprint();};構(gòu)造函數(shù)的聲明構(gòu)造函數(shù)的例子2//構(gòu)造函數(shù)的定義Student::Student(intnumber1,char*name1,floatscore1){ number=number1; strcpy(name,name1); score=score1;}構(gòu)造函數(shù)（續(xù)）構(gòu)造函數(shù)可以有任一類(lèi)型的參數(shù)，但不能具有返回類(lèi)型。當(dāng)定義一個(gè)對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化。構(gòu)造函數(shù)與其它函數(shù)一樣可以重載也可以有缺省參數(shù)。在對(duì)象生成的時(shí)候自動(dòng)執(zhí)行初始化，這會(huì)消除任何錯(cuò)誤地不執(zhí)行初始化的可能。這是C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)幫助減少?gòu)?fù)雜性的另一途徑。有缺省參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)classcomplex{private:doublereal;doubleimage;public:voidcomplex(doubler=0.0,doublei=0.0){real=r;image=i;}doublerealcomplex(){returnreal;}…;};缺省參數(shù)2.2.2析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)的作用與構(gòu)造函數(shù)正好相反，當(dāng)對(duì)象被刪除時(shí)，利用析構(gòu)函數(shù)進(jìn)行一些善后處理。一般情況下析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)的逆操作，例如可以利用析構(gòu)函數(shù)來(lái)釋放構(gòu)造函數(shù)所動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存空間。析構(gòu)函數(shù)的名稱(chēng)與其類(lèi)名稱(chēng)相同，并在名稱(chēng)的前邊加~（鍵盤(pán)上的波浪符號(hào)）符號(hào)。一個(gè)類(lèi)中只能有一個(gè)析構(gòu)函數(shù)。（不能重載）析構(gòu)函數(shù)不允許有返回值，并且析構(gòu)函數(shù)不允許帶參數(shù)。參見(jiàn)【例2.7】。構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的例子//構(gòu)造函數(shù)的定義Student::Student(intnumber1,char*name1,floatscore1){ number=number1; name=newchar[strlen(name1)+1];//申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存單元

strcpy(name,name1); score=score1;}//析構(gòu)函數(shù)的定義Student::~Student(){

delete[]name;//釋放動(dòng)態(tài)內(nèi)存單元}2.2.3重載構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)與其它函數(shù)一樣可以重載也可以有缺省參數(shù)。要重載類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，只需要在類(lèi)中聲明構(gòu)造函數(shù)的不同函數(shù)原型并且定義相關(guān)的函數(shù)體。重載構(gòu)造函數(shù)主要有三個(gè)原因

1．為了獲得靈活性：提供給用戶多種初始化對(duì)象的選項(xiàng)。2．為了支持?jǐn)?shù)組：要聲明一個(gè)類(lèi)的對(duì)象數(shù)組則該類(lèi)應(yīng)具有一個(gè)不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。3.為了自定義復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，將對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的復(fù)制（拷貝）：參見(jiàn)第5章堆與復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。

重載構(gòu)造函數(shù)例一classDate{ intd,m,y;public://... Date(int,int,int);//day,month,year Date(int,int);//day,month,today’syear Date(int);//day,today’smonthandyear Date();//defaultDate:today Date(constchar*);//dateinstringrepresentation};為了獲得靈活性：提供給用戶多種初始化對(duì)象的選項(xiàng)2.2.4組合類(lèi)和對(duì)象成員的初始化當(dāng)一個(gè)類(lèi)的對(duì)象作為一個(gè)類(lèi)的成員時(shí)，稱(chēng)為該類(lèi)的對(duì)象成員。使用對(duì)象成員著重要注意的問(wèn)題是一個(gè)類(lèi)的內(nèi)部對(duì)象的初始化問(wèn)題。類(lèi)的對(duì)象成員初始化#include"iostream.h"classinner_class{ intx;public: inner_class(intz){x=z;} voidwrite(){cout<<x<<endl;}};類(lèi)的對(duì)象成員初始化（續(xù)）classouter_class{ inty; inner_classx; inner_classr;public: outer_class(intz); voidwrite(){cout<<y<<endl;} voidwrite_inner_x() {x.inner_class::write();} voidwrite_inner_r() {r.inner_class::write();}};注意：outer_class類(lèi)對(duì)象在通過(guò)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化的同時(shí)，也要對(duì)其成員對(duì)象進(jìn)行初始化。類(lèi)的對(duì)象成員初始化（續(xù)）outer_class::outer_class(intz):x(20),r(-36){y=z;}main(){ outer_classobj(10); obj.write_inner_x(); obj.write_inner_r(); obj.write(); return0;}初始化參數(shù)傳遞鏈初始化和撤銷(xiāo)的順序先里后外：先調(diào)用對(duì)象成員的構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用外圍類(lèi)的成員函數(shù)。雖然對(duì)象成員調(diào)用它們類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，但此時(shí)寫(xiě)的是對(duì)象的名字，而不是類(lèi)名。先外后里：當(dāng)撤銷(xiāo)一個(gè)包含對(duì)象成員的對(duì)象時(shí)，該對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)將先執(zhí)行，然后再調(diào)用對(duì)象成員的析構(gòu)函數(shù)。【例2.9】對(duì)象成員的初始化。//注意：在定義Student類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，必須綴上對(duì)象成員的名字birthdayStudent::Student(intnumber1,char*name1,floatscore1,intd1,intm1,inty1):birthday(d1,m1,y1)//對(duì)象成員birthday的初始化{ number=number1; strcpy(name,name1); score=score1;}2.3類(lèi)與const軟件工程的歷史經(jīng)驗(yàn)表明，程序內(nèi)部相當(dāng)多的隱蔽錯(cuò)誤是由于無(wú)意中修改了某些數(shù)據(jù)的值造成的。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)是減少程序中的錯(cuò)誤，提高軟件的可靠性的有效途徑之一。在C++中還廣泛使用const關(guān)鍵字，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享數(shù)據(jù)的保護(hù)，提高軟件的安全性。2.3.1常成員函數(shù)

ConstantMemberFunctionsclassDate{ intd,m,y;public: intday()const{returnd;} intmonth()const{returnm;} intyear()const; //...};使用const關(guān)鍵字說(shuō)明的函數(shù)常成員函數(shù)不更新對(duì)象的數(shù)據(jù)成員。(只讀函數(shù)）常成員函數(shù)（續(xù)）inlineintDate::year()const//正確{ returny;}inlineintDate::year()//錯(cuò)誤{ returny;}const是函數(shù)類(lèi)型的一個(gè)組成部分，因此在實(shí)現(xiàn)部分也要帶const關(guān)鍵字。遺漏了const關(guān)鍵字常成員函數(shù)（續(xù)）inlineintDate::year()const{ returny++;}將出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤信息：企圖在常成員函數(shù)中修改對(duì)象的數(shù)據(jù)成員。2.3.2常對(duì)象constantobject常對(duì)象是指對(duì)象常量，定義格式如下：<類(lèi)名>const<對(duì)象名>或者

const<類(lèi)名><對(duì)象名>

例如：constDatecd;常對(duì)象constantobject(續(xù))必須對(duì)常對(duì)象進(jìn)行初始化,而且不能被更新。常對(duì)象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)。普通的對(duì)象既可以調(diào)用它的常成員函數(shù)，也可以調(diào)用普通成員函數(shù)。請(qǐng)看下面的例子：常對(duì)象constantobject(續(xù))voidf(Date&d,constDate&cd){ inti=d.year();//ok d.add_year(1);//ok intj=cd.year();//ok cd.add_year(1);//錯(cuò)誤}常對(duì)象不能調(diào)用它的普通成員函數(shù)3.1類(lèi)與對(duì)象3.1.1對(duì)象3.1.2類(lèi)3.1.3對(duì)象與類(lèi)的關(guān)系對(duì)象的廣義定義什么是對(duì)象(object)?現(xiàn)實(shí)世界中的任何一個(gè)事物都可以看成是一個(gè)對(duì)象。自然的實(shí)體：一個(gè)人，一輛汽車(chē)，一個(gè)教師邏輯結(jié)構(gòu)：一個(gè)銀行帳號(hào)，一個(gè)學(xué)生的學(xué)籍檔案，客戶通信錄對(duì)象的特性對(duì)象是人們要研究的任何事物，其特性是：1、每一個(gè)對(duì)象必須有一個(gè)名字以區(qū)別于其它對(duì)象；2、用屬性（或叫狀態(tài)）來(lái)描述它的某些特征；3、有一組操作，每一個(gè)操作決定對(duì)象的一種行為。//這是關(guān)于對(duì)象的廣義定義面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中的對(duì)象對(duì)象是基本的運(yùn)行時(shí)實(shí)體，它既包含數(shù)據(jù)（屬性），也包括作用與數(shù)據(jù)的操作（行為）。一個(gè)對(duì)象把屬性和行為封裝成一個(gè)整體。對(duì)象是數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作的結(jié)合體。從程序設(shè)計(jì)者來(lái)看，對(duì)象是一個(gè)程序模塊；從用戶來(lái)看，對(duì)象為他們提供了所希望的行為。類(lèi)的例子人類(lèi)水果類(lèi)魚(yú)類(lèi)“類(lèi)”是對(duì)一組具有共同屬性特征和行為特征的對(duì)象的抽象。OOP中類(lèi)的例子classStudent{ intnumber; char*name; floatscore;public:

Student(intnumber1,char*name1,floatscore1); ~Student(); voidmodify(floatscore1); voidprint();};屬性操作什么是類(lèi)(class)?在C++語(yǔ)言中，我們通過(guò)定義新的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)構(gòu)成類(lèi)。在新的數(shù)據(jù)類(lèi)型中，既包含數(shù)據(jù)內(nèi)容又包含對(duì)數(shù)據(jù)的操作。一個(gè)類(lèi)所包含的方法和數(shù)據(jù)描述一組對(duì)象的共同行為和屬性。什么是類(lèi)(class)?一個(gè)類(lèi)定義了一個(gè)大體上相似的對(duì)象。把一組對(duì)象的共同特性加以抽象并存儲(chǔ)在一個(gè)類(lèi)中的能力，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)最重要的一點(diǎn)。對(duì)象與類(lèi)的關(guān)系類(lèi)是對(duì)一組性質(zhì)相同的對(duì)象的描述，是對(duì)一組數(shù)據(jù)和方法的封裝。對(duì)象則是類(lèi)的具體化，是類(lèi)的實(shí)例?？梢赃@樣定義對(duì)象：對(duì)象是類(lèi)的一個(gè)實(shí)例，包括了數(shù)據(jù)和過(guò)程。3.2消息和方法3.2.1消息3.2.2方法消息Message消息是要求某個(gè)對(duì)象執(zhí)行其中某個(gè)功能操作的規(guī)格說(shuō)明。OOP中的一條消息由消息選擇器（“消息操作”或“消息名”）及若干個(gè)參數(shù)和接受消息的對(duì)象三部分組成，例如：student1.modify(score1);消息的例子接受消息的對(duì)象參數(shù)↓↓student1.modify(score1);↑

消息名發(fā)送消息與函數(shù)調(diào)用的比較1） 函數(shù)調(diào)用可以帶或不帶參量，但消息至少帶一個(gè)參量（對(duì)象名或?qū)ο笾羔槪凰该鹘邮茉撓⒌膶?duì)象。消息選擇器則告訴對(duì)響應(yīng)作些什么。2） 消息名（消息選擇器或消息操作）類(lèi)似于函數(shù)名，但二者之間的本質(zhì)差別在于：函數(shù)名僅代表一段可執(zhí)行的代碼，而消息名的具體功能的實(shí)現(xiàn)取決于所接受消息的對(duì)象。發(fā)送消息與函數(shù)調(diào)用的比較（續(xù)）3） 函數(shù)調(diào)用是過(guò)程式（面向過(guò)程）的即“如何做（Howtodo）”，而消息則是通知式（面向?qū)ο螅┑?，即告訴對(duì)象“做什么（Whattodo）”，具體“如何做（Howtodo）”由對(duì)象根據(jù)接受到的消息自行確定。lst.sort();其中，lst代表一個(gè)鏈表對(duì)象，sort是表示排序的消息名。方法（method）“方法”對(duì)應(yīng)于對(duì)象的行為（能力），即它是實(shí)現(xiàn)對(duì)象所具有的功能操作的代碼段。在C++程序中，方法即是類(lèi)中定義的成員函數(shù)，它是該類(lèi)對(duì)象所能執(zhí)行的操作的算法實(shí)現(xiàn)。通常每個(gè)類(lèi)中包含多個(gè)方法(即C++的成員函數(shù))，每個(gè)方法由方法名(函數(shù)名+參數(shù)表)和說(shuō)明該成員函數(shù)的算法實(shí)現(xiàn)的一段代碼所組成。方法的例子voidStudent::print(){ cout<<”number:”<<number<<”name:”<<name<<”score:”<<score<<’\n’;}方法是與對(duì)象相連決定怎么做的操作執(zhí)行代碼，所以方法是實(shí)現(xiàn)每條消息具體功能的手段。3.3什么是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)3.3.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法3.3.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法表3.1程序設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過(guò)程1957～1972：面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)1968～1990：面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)1984～今：面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本思想按功能劃分模塊，分而治之。分解系統(tǒng)時(shí)按照自頂向下的順序，逐步求精。設(shè)計(jì)時(shí)使各模塊間的關(guān)系盡可能簡(jiǎn)單，功能上相對(duì)獨(dú)立，從而可單獨(dú)驗(yàn)證模塊的正確性。結(jié)構(gòu)化程序的組成

主控模塊功能模塊1功能模塊7功能模塊2功能模塊3功能模塊6功能模塊5功能模塊4圖3.3結(jié)構(gòu)化程序的組成結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和處理數(shù)據(jù)的操作過(guò)程分離為相互獨(dú)立的實(shí)體。用數(shù)據(jù)表達(dá)實(shí)際問(wèn)題中的信息；程序代碼則實(shí)現(xiàn)用于處理加工這些數(shù)據(jù)的算法。簡(jiǎn)而言之，就是數(shù)據(jù)和操作代碼分離。

數(shù)據(jù)和操作代碼分離產(chǎn)生的問(wèn)題給程序員增加了負(fù)擔(dān)：必須確保數(shù)據(jù)和代碼匹配。當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，所有相關(guān)的處理過(guò)程都要進(jìn)行相應(yīng)的修改。可維護(hù)性低。即使要對(duì)不同的數(shù)據(jù)格式(結(jié)構(gòu)和類(lèi)型)作同樣的處理計(jì)算，也必須編寫(xiě)不同的程序?？芍赜眯圆缓?。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中的對(duì)象和類(lèi)直接模擬現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象，將問(wèn)題空間直接映射到軟件空間。從而設(shè)計(jì)出盡可能直接、自然地表示問(wèn)題求解方法的軟件。面向?qū)ο蟮倪@種思維方式符合人類(lèi)的自然思維習(xí)慣，使我們能夠在程序中自然地描述現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體和問(wèn)題，增強(qiáng)了程序代碼的可讀性，有利于控制軟件的復(fù)雜性。模塊化將一個(gè)復(fù)雜的大規(guī)模軟件系統(tǒng)劃分成幾個(gè)規(guī)模較小、相對(duì)簡(jiǎn)單的模塊，即分而治之。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法是按對(duì)象來(lái)劃分。面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)由對(duì)象組成，對(duì)象之間通過(guò)消息傳遞互相聯(lián)系，如圖3.4所示。面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)的組成

對(duì)象1對(duì)象2對(duì)象3對(duì)象4圖中箭頭表示對(duì)象之間的消息傳遞對(duì)象作為程序模塊面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中每一個(gè)模塊都是高度獨(dú)立的對(duì)象，而對(duì)象是比功能模塊粒度更大的模塊。對(duì)象是由數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作（代碼）形成的一個(gè)整體。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)采用封裝的辦法，使對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與外界隔離，實(shí)現(xiàn)了信息隱藏，從而提供了更理想的模塊化機(jī)制，顯著地減少了程序模塊間的相互干擾和依賴性。

數(shù)據(jù)抽象技術(shù)

將數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作封裝在一起，作為一個(gè)相互依存、不可分割的整體——對(duì)象來(lái)處理，它采用數(shù)據(jù)抽象和信息隱藏技術(shù)。它將具有相同特征的對(duì)象抽象成一個(gè)新的數(shù)據(jù)類(lèi)型——類(lèi)，并且考慮不同對(duì)象之間的聯(lián)系和對(duì)象類(lèi)的重用性3.4數(shù)據(jù)抽象3.4.1什么是抽象?3.4.2數(shù)據(jù)抽象和抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型抽象性的例子classstudent{ intnumber; char*name; floatscore;public: student(intnumber1,char*name1,floatscore1); ~student(); voidmodify(floatscore1); voidprint();};抽象是有選擇地忽略。抽象性(Abstraction)抽象是對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的簡(jiǎn)明的表示。抽象強(qiáng)調(diào)了我們所關(guān)心的（感興趣）的信息，而將我們不關(guān)心的其他信息忽略。名家之言E．Dijkstra：“設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)大規(guī)模的軟件的中心問(wèn)題是怎樣減小復(fù)雜度，一個(gè)途徑就是通過(guò)抽象”。BjarneStroustrup說(shuō)：“在C++語(yǔ)言中，我一直在努力提高程序設(shè)計(jì)的抽象層次”。抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型一個(gè)值集和作用在值集上的操作集

C++語(yǔ)言中的一個(gè)類(lèi)就是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型每個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型自成一個(gè)模塊，模塊的接口和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)分離開(kāi)來(lái)，使用模塊的應(yīng)用程序員只需要知道如何使用該模塊，而不必知道模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，可以忽略模塊內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

3.5封裝性和信息隱藏所謂封裝(encapsulation)，就是包含和隱藏對(duì)象信息，如內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼的能力。在面向?qū)ο蟮某绦蛑校ㄟ^(guò)創(chuàng)建對(duì)象將代碼和數(shù)據(jù)捆綁在一起，并且在對(duì)象中包含了所有必需的代碼和數(shù)據(jù)。對(duì)象是支持封裝的元素。一個(gè)程序中的對(duì)象把現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體的屬性和行為封裝成一個(gè)整體。信息隱藏（informationhiding）

封裝的好處封裝性降低了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

封裝將操作對(duì)象的內(nèi)部復(fù)雜性與應(yīng)用程序的其他部分隔離開(kāi)來(lái)。應(yīng)用程序員只需要通過(guò)對(duì)象的接口來(lái)操作對(duì)象完成特定的任務(wù)，而不需要知道對(duì)象內(nèi)部復(fù)雜的細(xì)節(jié)。

封裝的好處（續(xù)）提高了代碼的安全性和可靠性；通過(guò)類(lèi)實(shí)現(xiàn)封裝，集中和統(tǒng)一了對(duì)類(lèi)中數(shù)據(jù)成員的所有操作，從而可避免因分散操作造成的錯(cuò)誤。能有效提到程序模塊的獨(dú)立性、可重用性和可維護(hù)性；只要類(lèi)的接口（即類(lèi)的共有部分）保持不變，類(lèi)的結(jié)構(gòu)部分的任何變化（包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法）都不會(huì)對(duì)使用該類(lèi)的源程序有所影響，源程序可以不做任何修改。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的主要特征抽象性封裝性繼承性多態(tài)性3.6繼承性與軟件重用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的第二個(gè)主要特征就是繼承性，繼承的目的就是為了重用（reuse）。

繼承，就是在一個(gè)已有的類(lèi)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)新類(lèi)

，這個(gè)新類(lèi)獲得了已有類(lèi)的數(shù)據(jù)和操作代碼，并且新類(lèi)可以增加新的數(shù)據(jù)和操作代碼。

繼承與派生問(wèn)題舉例派生類(lèi)的概念在已有類(lèi)的基礎(chǔ)上新增自己的特性而產(chǎn)生新類(lèi)的過(guò)程稱(chēng)為派生。被繼承的已有類(lèi)稱(chēng)為基類(lèi)（或父類(lèi)）。派生出的新類(lèi)稱(chēng)為派生類(lèi)（或子類(lèi)）。參見(jiàn)圖3.5類(lèi)的繼承

繼承與派生的目的繼承的目的：實(shí)現(xiàn)代碼重用。派生的目的：當(dāng)新的問(wèn)題出現(xiàn)，原有程序無(wú)法解決（或不能完全解決）時(shí)，需要對(duì)原有程序進(jìn)行改造。C++中類(lèi)的繼承層次自然地表達(dá)了人們分析問(wèn)題時(shí)所用的分類(lèi)結(jié)構(gòu)。大大改善了軟件系統(tǒng)的可理解性和可維護(hù)性。

繼承的好處（1）繼承性很好地實(shí)現(xiàn)了代碼的重用。（2）能改進(jìn)軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性。（3）繼承性使已有的程序庫(kù)具有清晰的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。3.7多態(tài)性廣義多態(tài)性：自然語(yǔ)言中的多態(tài)性；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的多態(tài)性什么是多態(tài)性？（廣義）polymorphism，“manyforms”：即多種形態(tài)在自然語(yǔ)言中，多態(tài)性即是“一詞多義”；更準(zhǔn)確地說(shuō)，多態(tài)性是指相同的動(dòng)詞作用到不同類(lèi)型的對(duì)象上，例如：

駕駛摩托車(chē) 駕駛汽車(chē) 駕駛飛機(jī) 駕駛輪船駕駛宇宙飛船什么是多態(tài)性？（OOP）當(dāng)不同對(duì)象接受到相同的消息產(chǎn)生不同的動(dòng)作，這種性質(zhì)稱(chēng)為多態(tài)性。通俗地說(shuō)，多態(tài)性是指用一個(gè)名字定義不同的函數(shù)，這些函數(shù)執(zhí)行不同但又類(lèi)似的操作，即用同樣的接口訪問(wèn)功能不同的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)“一個(gè)接口，多種方法”。多態(tài)性的例子在C語(yǔ)言中，由于不支持多態(tài)，求絕對(duì)值的動(dòng)作要求三個(gè)不同的函數(shù)名字：

abs（），labs（），fabs（）分別用來(lái)求整數(shù)，長(zhǎng)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)的絕對(duì)值。在C++語(yǔ)言中，由于支持多態(tài)，求絕對(duì)值的動(dòng)作可以只用一個(gè)函數(shù)名：abs（）應(yīng)用多態(tài)性的好處多態(tài)應(yīng)用于OOP的目的是允許用一個(gè)名字來(lái)指定動(dòng)作的一般類(lèi)（即邏輯上相似的動(dòng)作）。從而帶來(lái)以下的好處：提高了處理問(wèn)題的抽象級(jí)別；降低了程序設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜性；增強(qiáng)了軟件的靈活性。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的優(yōu)越性重用性：有利于軟件生產(chǎn)率的提高；符合人類(lèi)的自然思維習(xí)慣，能夠自然地描述現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體和問(wèn)題：有利于控制軟件的復(fù)雜性；更好的模塊化，便于多人分工和合作開(kāi)發(fā)軟件；編寫(xiě)的代碼有更好的可維護(hù)性；3.8面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言3.8.1對(duì)象程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展概況3.8.2幾種典型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言幾種典型的OOPLSmalltalkC++JavaC#

4.1對(duì)象數(shù)組（Objectarrays）定義： 類(lèi)名數(shù)組名[元素個(gè)數(shù)]；例如：StudentaSA[10];//一個(gè)學(xué)生類(lèi)對(duì)象數(shù)組通過(guò)下標(biāo)訪問(wèn)方法： 數(shù)組名[下標(biāo)].成員名；例如：aSA[j].print();對(duì)象數(shù)組初始化數(shù)組中每一個(gè)元素對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)類(lèi)初始化該對(duì)象。通過(guò)初始化列表賦值。例：

LocationA[2]={Location(1,2),Location(3,4)};如果沒(méi)有為數(shù)組元素指定顯式初始值，數(shù)組元素使用缺省值初始化（調(diào)用缺省構(gòu)造函數(shù)）。當(dāng)數(shù)組中每一個(gè)對(duì)象被刪除時(shí)，系統(tǒng)都要調(diào)用一次析構(gòu)函數(shù)。數(shù)組元素所屬類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)沒(méi)有自定義構(gòu)造函數(shù)時(shí)，則采用缺省構(gòu)造函數(shù)。各元素對(duì)象的初值要求為相同的值時(shí)，可以定義出具有缺省形參值的構(gòu)造函數(shù)。各元素對(duì)象的初值要求為不同的值時(shí)，需要定義帶形參（無(wú)缺省值）的構(gòu)造函數(shù)。如果需要定義動(dòng)態(tài)數(shù)組，需要一個(gè)無(wú)參構(gòu)造函數(shù)。對(duì)象數(shù)組例子#include<iostream.h>classsamp{inta,b;public:samp(intn,intm){a=n;b=m;}intget_a(){returna;}intget_b(){returnb;}};對(duì)象數(shù)組例子（續(xù)）main(){sampob[4][2]={samp(1,2),samp(3,4),samp(5,6),samp(7,8),samp(9,10),samp(11,12),samp(13,14),samp(15,16),};inti;對(duì)象數(shù)組例子（續(xù)）

for(i=0;i<4;i++){cout<<ob[i][0].get_a();cout<<ob[i][0].get_b()<<"\n";cout<<ob[i][1].get_a();cout<<ob[i][1].get_b()<<"\n";}cout<<"\n";return0;}4.2指向?qū)ο蟮闹羔樋梢远x指向?qū)ο蟮闹羔?，在運(yùn)用對(duì)象的指針的時(shí)候，對(duì)象的成員將用箭頭運(yùn)算符（→）而不是點(diǎn)運(yùn)算符（.）引用。對(duì)象的指針?biāo)惴ㄅc其它數(shù)據(jù)類(lèi)型的指針?biāo)惴ㄏ嗤核慌c對(duì)象相聯(lián)系的處理。例如：當(dāng)對(duì)象指針增加的時(shí)候，它指向下一個(gè)對(duì)象；當(dāng)對(duì)象指針減少的時(shí)候，它指向前一個(gè)對(duì)象。對(duì)象指針的用法

intmain(){

Circlec1(3),*pc;//pc為指向圓形Circle類(lèi)對(duì)象的指針

pc=&c1; //將對(duì)象c1的地址賦給對(duì)象指針pc，使其指向圓形對(duì)象c1

cout<<c1.GetArea()<<endl; //通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn)對(duì)象的方法

cout<<pc->GetArea()<<endl;//通過(guò)對(duì)象指針訪問(wèn)對(duì)象的方法

return0;}對(duì)象指針與對(duì)象數(shù)組#include"student.h"intmain(){… Student*sp=aSA; //給指針賦初值

for(inti=0;i<4;i++,sp++)sp->print();//指針加1后，指向下一個(gè)對(duì)象

sp=sp-3; //指針減3后，指針向前移動(dòng)三個(gè)對(duì)象

sp->modify(87); sp->print(); return0;}4.3this指針對(duì)象是由數(shù)據(jù)和操作構(gòu)成的一個(gè)整體，即使同一類(lèi)的不同對(duì)象的操作也是相互獨(dú)立的，各占不同的內(nèi)存空間。但是，在C++實(shí)現(xiàn)中，這種處理方案太浪費(fèi)內(nèi)存空間。同類(lèi)的對(duì)象能否共享該類(lèi)成員函數(shù)的同一個(gè)實(shí)例呢？myBirthday.set(31,12,1997);nationalDay.set(1.10,1949);voidDate::Set(intD,intM,inty){day=D;month=M;year=Y;}那么，此時(shí)計(jì)算機(jī)怎么能區(qū)分該函數(shù)是作用在哪個(gè)對(duì)象上呢？解決方案C++在編譯時(shí)，自動(dòng)在每個(gè)成員函數(shù)中的第一個(gè)參數(shù)位置增加：

X*constthis;

當(dāng)對(duì)象調(diào)用該函數(shù)時(shí)，編譯器自動(dòng)將該對(duì)象的指針作為實(shí)參傳遞給相應(yīng)的函數(shù)，這樣就可解決上述問(wèn)題：voidDate::Set(Date*constthis,intD,intM,intY){this->day=D;this->month=M;this->year=Y;}

注：程序員不能將this指針的說(shuō)明寫(xiě)在函數(shù)中C的結(jié)構(gòu)體struct與C++的struct的比較C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)體中數(shù)據(jù)與操作是分離的

在C++語(yǔ)言中將數(shù)據(jù)與操作封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中

structStudent{ intnumber; charname[15]; floatscore;};數(shù)據(jù)成員structStudent{intnumber;charname[15];floatscore;voiddisplay(Student*this)//函數(shù)成員{ cout<<”number:”<<this->number; cout<<”name:”<<this->name; cout<<”score:”<<this->score<<endl;}};/*獨(dú)立函數(shù)display*/voiddisplay(Student*stu){ printf(”number:%d”,stu->number); printf(”name:%s”,stu->name); printf(”score:%f\n”,stu->score);}數(shù)據(jù)成員this指針this指針是由C++編譯器自動(dòng)產(chǎn)生而使用的一個(gè)隱含指針，類(lèi)成員函數(shù)使用該指針來(lái)存取對(duì)象的數(shù)據(jù)成員。

定義同一類(lèi)的多個(gè)對(duì)象時(shí)，每個(gè)對(duì)象擁有自己的數(shù)據(jù)成員但它們共用一份成員函數(shù)，當(dāng)成員函數(shù)存取對(duì)象的數(shù)據(jù)時(shí)它們使用this指針，通過(guò)this指針指向不同對(duì)象來(lái)決定使用哪一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)成員。this指針是如何在“幕后”工作？例如complex類(lèi)中的init函數(shù)：voidinit(doubler,doublei){real=r;image=i;}C++編譯器在編譯這個(gè)函數(shù)時(shí)自動(dòng)插入this指針：voidinit(complex*this,doubler,doublei){this->real=r;this->image=i;}this指針的顯式使用this指針是系統(tǒng)的一個(gè)內(nèi)部指針，通常以隱式方式使用，但也可以為程序員所使用，例如，當(dāng)運(yùn)算符重載和建立鏈表時(shí)this指針顯得十分重要。參見(jiàn)雙向鏈表This指針的顯式用法顯式地使用this指針，還可以使C++的編譯器將同名的參數(shù)與數(shù)據(jù)成員區(qū)分開(kāi)來(lái)：voidDate::Set(intday,intmonth,intyear){this->day=day;this->month=month;this->year=year;}4.4對(duì)象的賦值如果兩個(gè)對(duì)象屬于同一種類(lèi)型，那么我們可以將其中的一個(gè)對(duì)象的值（屬性值）賦給另一個(gè)對(duì)象。在默認(rèn)情況下，當(dāng)將一個(gè)對(duì)象賦值給另一個(gè)對(duì)象時(shí)，第一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)將被按位復(fù)制到第二個(gè)對(duì)象中。對(duì)象賦值的例子【例4.4】

intmain(){Rectanglerect1(10,20),rect2(0,0);

cout<<"r