C面向對象教案

C面向對象教案contents目錄面向對象編程概述C語言基礎類與對象繼承與派生多態(tài)性異常處理文件操作與流處理綜合案例分析與實戰(zhàn)演練CHAPTER面向對象編程概述01面向對象編程定義面向對象編程（Object-OrientedProgramming，OOP）是一種編程范式或編程風格。它以對象為基礎，利用類和對象的概念來設計和實現(xiàn)程序。在面向對象編程中，程序被組織成一系列相互協(xié)作的對象，每個對象表示一個具體的事物，具有自己的屬性和行為。面向對象編程通過封裝將數(shù)據(jù)和行為結合在一起，隱藏對象的內部狀態(tài)，并僅通過對象提供的方法與外界交互。封裝繼承允許創(chuàng)建分等級層次的類，子類可以繼承父類的屬性和方法，實現(xiàn)代碼的重用和擴展。繼承多態(tài)允許使用父類類型的引用或指針來引用子類的對象，從而實現(xiàn)統(tǒng)一的接口調用不同的實現(xiàn)方式。多態(tài)面向對象編程特點面向過程編程通常將數(shù)據(jù)和操作分離，而面向對象編程將數(shù)據(jù)和行為封裝在一起，形成自包含、自描述的對象。面向過程編程（ProceduralProgramming）以過程或函數(shù)為基礎，通過調用函數(shù)和執(zhí)行語句來實現(xiàn)程序功能。而面向對象編程以對象為基礎，通過對象的交互來實現(xiàn)程序功能。面向過程編程注重程序的流程控制和數(shù)據(jù)處理，而面向對象編程注重對象的封裝、繼承和多態(tài)等特性。面向對象編程與面向過程編程比較CHAPTERC語言基礎02C由BjarneStroustrup于1983年開發(fā)，作為C語言的擴展，引入了面向對象編程的概念。C的起源和發(fā)展C的特點C的應用領域C是一種高效、靈活且功能強大的編程語言，支持面向對象編程、泛型編程和過程式編程。C廣泛應用于系統(tǒng)開發(fā)、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)、圖形界面開發(fā)等領域。030201C語言簡介標識符和關鍵字數(shù)據(jù)類型變量和常量運算符和表達式C語言基本語法標識符用于命名變量、函數(shù)等，關鍵字是C預定義的保留字，具有特殊含義。變量用于存儲數(shù)據(jù)，常量在程序運行過程中值不可改變。C支持基本數(shù)據(jù)類型（如int、char、float等）、復合數(shù)據(jù)類型（如數(shù)組、結構體等）和用戶自定義類型。C提供了豐富的運算符，用于進行各種數(shù)據(jù)操作。表達式由運算符和操作數(shù)組成，用于計算值?；緮?shù)據(jù)類型復合數(shù)據(jù)類型指針和引用運算符C語言數(shù)據(jù)類型與運算符01020304包括整型（int）、浮點型（float、double）、字符型（char）和布爾型（bool）。包括數(shù)組、結構體（struct）、聯(lián)合體（union）等。指針是變量的地址，引用是變量的別名，它們都可以用于存儲和操作對象的地址。C提供了算術運算符、關系運算符、邏輯運算符、位運算符等，用于進行各種數(shù)據(jù)操作。CHAPTER類與對象03類是創(chuàng)建對象的模板，定義了一個對象的屬性和方法。在C中，使用`class`關鍵字定義類。類定義類的成員具有不同的訪問權限，包括公有（public）、私有（private）和保護（protected）。公有成員可以在類外部訪問，私有成員只能被類的成員函數(shù)訪問，保護成員可以被類及其派生類的成員函數(shù)訪問。訪問權限類定義及訪問權限使用類名加上對象名來創(chuàng)建對象，如`ClassNameobjectName;`。創(chuàng)建對象時會自動調用類的構造函數(shù)。對象創(chuàng)建通過對象名訪問對象的屬性和方法，如`objectName.attribute`和`objectName.method()`。對象使用對象創(chuàng)建與使用構造函數(shù)構造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，用于初始化對象的狀態(tài)。它在創(chuàng)建對象時自動調用。構造函數(shù)的名稱與類名相同，且沒有返回類型。析構函數(shù)析構函數(shù)也是一種特殊的成員函數(shù)，用于在對象銷毀前執(zhí)行一些清理工作。它在對象生命周期結束時自動調用。析構函數(shù)的名稱與類名前加上一個波浪號（~）。構造函數(shù)與析構函數(shù)CHAPTER繼承與派生04繼承是面向對象程序設計的重要特征之一，它允許在已有類的基礎上創(chuàng)建新類，新類繼承了已有類的屬性和方法，同時還可以添加新的屬性和方法。繼承的作用主要有以下幾點代碼重用：通過繼承，可以重用已有類的代碼，避免了重復編寫相似的代碼。擴展功能：新類可以在繼承已有類的基礎上添加新的屬性和方法，從而擴展了已有類的功能。建立類層次結構：通過繼承，可以建立一個類層次結構，清晰地表達類之間的關系。0102030405繼承概念及作用派生類是指在已有類的基礎上通過繼承而創(chuàng)建的新類。在C中，派生類的定義格式如下派生類定義及使用```cppclassDerivedClass:publicBaseClass{派生類定義及使用//新增的屬性和方法派生類定義及使用輸入標題02010403派生類定義及使用};使用派生類時，可以直接創(chuàng)建派生類的對象，并調用其新增的屬性和方法。同時，派生類對象也可以使用基類中的屬性和方法。其中，`DerivedClass`是派生類的名稱，`BaseClass`是被繼承的基類的名稱，`public`表示繼承方式為公有繼承。```多重繼承是指一個類同時繼承多個基類的情況。在C中，多重繼承可能會導致二義性問題，即當多個基類中有同名的方法或屬性時，編譯器無法確定使用哪一個。為了解決多重繼承中的二義性問題，可以使用虛基類。虛基類是指在類層次結構中，被多個類共享的基類。在C中，定義虛基類的格式如下多重繼承與虛基類```cppclassVirtualBaseClass{//公共的屬性和方法多重繼承與虛基類};classBaseClass1:virtualpublicVirtualBaseClass{多重繼承與虛基類//新增的屬性和方法多重繼承與虛基類};classBaseClass2:virtualpublicVirtualBaseClass{多重繼承與虛基類//新增的屬性和方法多重繼承與虛基類0102多重繼承與虛基類classDerivedClass:publicBaseClass1,publicBaseClass2{};//新增的屬性和方法多重繼承與虛基類};```在這個例子中，`VirtualBaseClass`是一個虛基類，`BaseClass1`和`BaseClass2`都繼承自這個虛基類。`DerivedClass`則同時繼承自`BaseClass1`和`BaseClass2`。由于使用了虛基類，因此可以避免多重繼承中的二義性問題。多重繼承與虛基類CHAPTER多態(tài)性05多態(tài)性概念多態(tài)性是面向對象程序設計中的一個重要特征，它允許使用父類類型的指針或引用來調用子類對象的方法，從而實現(xiàn)代碼的通用性和可擴展性。多態(tài)性作用通過多態(tài)性，可以實現(xiàn)程序的可擴展性和可維護性。當需要添加新的子類時，只需要在子類中實現(xiàn)相應的方法，而不需要修改原有的代碼，從而降低了代碼的復雜度和維護成本。多態(tài)性概念及作用函數(shù)重載與運算符重載函數(shù)重載函數(shù)重載是指在同一作用域內可以定義多個同名函數(shù)，它們的參數(shù)列表不同。通過函數(shù)重載，可以實現(xiàn)不同的功能，提高代碼的靈活性和可讀性。運算符重載運算符重載是指對已有的運算符賦予新的含義，使其適用于用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。通過運算符重載，可以使代碼更加簡潔易讀，提高程序的可讀性和可維護性。VS虛函數(shù)是指在基類中聲明為virtual的成員函數(shù)。在派生類中，可以重寫虛函數(shù)以實現(xiàn)多態(tài)性。當使用基類指針或引用調用虛函數(shù)時，將根據(jù)實際對象的類型來確定調用哪個類的虛函數(shù)。純虛函數(shù)純虛函數(shù)是指在基類中聲明為virtual且沒有實現(xiàn)的成員函數(shù)。純虛函數(shù)必須在派生類中進行重寫才能實現(xiàn)多態(tài)性。含有純虛函數(shù)的類稱為抽象類，抽象類不能被實例化，只能作為其他類的基類使用。虛函數(shù)虛函數(shù)與純虛函數(shù)CHAPTER異常處理06異常處理概念：異常處理是程序設計中用于處理運行時錯誤的一種機制。當程序中出現(xiàn)異常情況（如內存訪問越界、空指針引用等）時，異常處理機制能夠捕獲這些異常，并采取相應的處理措施，以防止程序崩潰或產(chǎn)生不可預測的行為。提高程序穩(wěn)定性：通過捕獲和處理異常，可以避免程序因未處理的錯誤而崩潰，從而提高程序的穩(wěn)定性。增強程序健壯性：異常處理機制能夠使程序在面臨異常情況時更加健壯，能夠繼續(xù)運行并給出相應的錯誤提示或采取恢復措施。便于調試和排錯：異常處理機制通常提供詳細的異常信息，有助于開發(fā)人員快速定位和解決問題。異常處理概念及作用在C中，使用`throw`關鍵字拋出一個異常。拋出異常時，可以指定一個異常對象，該對象可以是任何C數(shù)據(jù)類型（如基本類型、結構體、類等）。異常拋出使用`try`/`catch`塊來捕獲異常。`try`塊包含可能拋出異常的代碼，而`catch`塊用于捕獲并處理異常?？梢远x多個`catch`塊來處理不同類型的異常。異常捕獲如果在函數(shù)中拋出了一個異常且該函數(shù)內沒有捕獲該異常，那么該異常將被傳播到調用該函數(shù)的上層函數(shù)中。這個過程一直持續(xù)到找到能夠處理該異常的`catch`塊為止。異常傳播當異常被拋出且未被捕獲時，C運行時系統(tǒng)將執(zhí)行棧展開操作。這意味著系統(tǒng)將銷毀在拋出異常的函數(shù)及其所有上層函數(shù)中創(chuàng)建的所有自動對象，以確保資源的正確釋放。棧展開C異常處理機制實例一：除數(shù)為零的異常處理異常處理實例分析```cppusingnamespacestd;intdivide(inta,intb){異常處理實例分析if(b==0){throw"除數(shù)不能為零";異常處理實例分析異常處理實例分析}returna/b;VS}intmain(){異常處理實例分析try{inta=10,b=0;intc=divide(a,b);異常處理實例分析cout<<a<<"/"<<b<<"="<<c<<endl;異常處理實例分析}catch(constchar*msg){cout<<"發(fā)生異常:"<<msg<<endl;異常處理實例分析}return0;異常處理實例分析03實例二：輸入錯誤的異常處理01}02```異常處理實例分析123```cppusingnamespacestd;intgetInput(){異常處理實例分析01intnum;02cin>>num;03if(!cin){異常處理實例分析throw"輸入錯誤";異常處理實例分析}returnnum;異常處理實例分析異常處理實例分析}intmain(){try{intnum=getInput();cout<<"您輸入的數(shù)字是:"<<num<<endl;異常處理實例分析}catch(constchar*msg){cout<<"發(fā)生異常:"<<msg<<endl;cin.clear();//清除輸入流狀態(tài)標志位異常處理實例分析異常處理實例分析cin.ignore(numeric_limits:max(),'');//忽略當前輸入流中的剩余字符}return0;異常處理實例分析}```異常處理實例分析CHAPTER文件操作與流處理07文件的基本概念文件是存儲在外部介質上的數(shù)據(jù)集合，通常以二進制或文本形式存在。文件操作的重要性文件操作是程序設計中不可或缺的一部分，用于數(shù)據(jù)的持久化存儲和讀取。文件操作的基本步驟打開文件、讀寫文件、關閉文件。文件操作概述C標準庫提供了豐富的文件流類庫，用于處理文件的輸入輸出操作。C文件流類庫概述ifstream（輸入文件流）、ofstream（輸出文件流）、fstream（輸入輸出文件流）。主要文件流類包括輸入、輸出、追加、二進制等模式。文件流的打開模式C文件流類庫介紹使用`ifstream`類打開文本文件，通過流提取運算符`>>`或`getline()`函數(shù)讀取文件內容。讀取文本文件寫入文本文件讀取二進制文件寫入二進制文件使用`ofstream`類創(chuàng)建或打開文本文件，通過流插入運算符`<<`寫入數(shù)據(jù)。使用`ifstream`類以二進制模式打開文件，通過`read()`函數(shù)讀取二進制數(shù)據(jù)。使用`ofstream`類以二進制模式創(chuàng)建或打開文件，通過`write()`函數(shù)寫入二進制數(shù)據(jù)。文件讀寫操作實例分析CHAPTER綜合案例分析與實戰(zhàn)演練08案例一：簡單計算器設計確定計算器應具備的基本功能，如加減乘除等。設計計算器類，包含數(shù)字輸入、運算符選擇、計算結果顯示等成員變量和方法。使用圖形用戶界面庫（如Qt）設計計算器的界面，包括按鈕、文本框等控件。編寫代碼實現(xiàn)計算器的各項功能，如加減乘除運算、清除輸入等。需求分析類設計界面設計功能實現(xiàn)功能實現(xiàn)編寫代碼實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能，如信息錄入、查詢、修改和刪除等。界面設計使用圖形用戶界面庫設計系統(tǒng)的界面，包括登錄、信息管理、數(shù)據(jù)查詢等窗口。數(shù)據(jù)庫設計使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如MySQL）設計學生信息數(shù)據(jù)庫，包括表結構和關系。需求分析確