語言基本教程程序設(shè)計(jì)章

第十二章C與C++12.1C轉(zhuǎn)入C++時(shí)不需改變的內(nèi)容12.2C轉(zhuǎn)入C++的一些與類無關(guān)的新特性

12.3C++的核心新特性——類12.4面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)12.1C轉(zhuǎn)入C++時(shí)不需改變的內(nèi)容(1)各種數(shù)據(jù)類型變量的定義與使用，函數(shù)、數(shù)組、指針、文件等基本知識(shí)。

(2)許多有效的算法。

(3)程序的基本調(diào)試思想方法。

(4)程序設(shè)計(jì)中的自頂向下的總體思想：

(5)程序段中具體的最小模塊仍然由順序、分支、循環(huán)三種基本模塊組成。12.2C轉(zhuǎn)入C++的一些與類無關(guān)的新特性12.2.1C轉(zhuǎn)入C++時(shí)需改變的內(nèi)容C++中不能再作為標(biāo)識(shí)符的關(guān)鍵字2.函數(shù)聲明3.函數(shù)聲明的形式12.2.2C++中獨(dú)有的與類無關(guān)的部分新特性1．局部變量說明語句的位置如：voidmain(){……/*程序的其它部分(包括執(zhí)行語句)*/intcount=0;//變量count說明

while(++count<=100)//變量count使用

{……}

……/*后續(xù)程序*/}2．注釋符

C++中可以使用兩種注釋符(如上例)，比C多一種注釋符“//”，其功能是其后至行末為注釋部分。程序中可靈活選用。

3．范圍分解符::

C中，當(dāng)全局變量和某函數(shù)內(nèi)的局部變量同名時(shí)，該函數(shù)對(duì)全局變量起屏蔽作用，即在該函數(shù)內(nèi)無法訪問此全局變量，而在C++中，只要在其前使用范圍分解符即可訪問同名的全局變量。例如：

floatn;voidmain(){intn;n=5;//給局部變量n賦值：：n=5.53；//給全局變量n賦值

……

}4．內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特性類似于宏。

C中，在定義了宏＃defineABS(n)((n)<0?-(n):(n))之后，程序每調(diào)用一次宏ABS，替換宏名的字符串就展開并插入在調(diào)用處一次。C中的函數(shù)調(diào)用就不是這種展開方式，而是程序轉(zhuǎn)入子函數(shù)執(zhí)行，執(zhí)行完后再返回主調(diào)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)只有一段代碼。在C++中，可以定義類似于宏的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，關(guān)鍵字是inline，如定義求絕對(duì)值的內(nèi)聯(lián)函數(shù)如下：inlineintAbs(intn){returnn<0?-n:n;}5．重載函數(shù)

C++中可以在同一程序中多次定義同名函數(shù)，只要各函數(shù)間的參數(shù)個(gè)數(shù)或類型不同，例如：intAbs(intn){returnn<0?-n:n;}floatAbs(floatn){returnn<0?-n:n;}

在同一范圍內(nèi)定義同名函數(shù)稱為重載函數(shù)。編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時(shí)具體的實(shí)參的個(gè)數(shù)和類型自動(dòng)調(diào)用匹配的重載函數(shù)版本。例如：intAbs(intn);floatAbs(floatn);voidmain(){inti;floatf;i=Abs(5);//調(diào)整型的求絕對(duì)值函數(shù)

f=Abs(-2.5);//調(diào)實(shí)型的求絕對(duì)值函數(shù)

……

}6．new和delete操作符以下為動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存塊的例子：structnode{char*name;intsalary;node*next;}；

char*pchar;//定義三種類型的指針變量

int*pint;structnode*pnode；pchar=newchar;//開辟了三塊內(nèi)存區(qū)pint=newint;pnode=newnode;*pchar=′a′;//為內(nèi)存單元賦值*pint=6;pnode->name="hello";pnode->salary=1000;12.3C++的核心新特性——類12.3.1類以下是一個(gè)有關(guān)“人”的類的定義classCHuman//class——類定義關(guān)鍵字

{charname［20］；//類的數(shù)據(jù)成員

intage；

voidGetInfo()//類的成員函數(shù)

{……

}voidOutInfo(){……

}}；12.3.2類實(shí)例

類的定義格式與結(jié)構(gòu)體類型定義格式類似，其含義也類似，均是定義了一種新的數(shù)據(jù)類型，要作為程序處理的對(duì)象。對(duì)于結(jié)構(gòu)體類型，接著要定義結(jié)構(gòu)體型變量以便在程序中引用(如第九章中的structstaffworker1，worker2；)；對(duì)于類，則要生成類實(shí)例，又稱為類對(duì)象。其地位如同變量。如在上述的CHuman類定義之后，語句：

CHumanhuman；(類名前不需加關(guān)鍵字class)就生成了類CHuman的實(shí)例human，即為類對(duì)象human分配了一塊可以存放數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的程序代碼的內(nèi)存塊，又稱為類的實(shí)例化。

和內(nèi)部變量一樣，類對(duì)象在定義范圍內(nèi)有效(如在函數(shù)內(nèi)定義的類對(duì)象，在函數(shù)返回時(shí)銷毀)。一個(gè)類可以生成多個(gè)實(shí)例。也可以用C++的new操作符生成類的實(shí)例如下：CHuman*PHuman=newCHuman；這個(gè)語句分配足以放置類對(duì)象的內(nèi)存塊并返回其首地址給這個(gè)對(duì)象的指針。對(duì)象所占內(nèi)存保持到用delete操作符釋放：

deletePHuman；

C++中多用這種分配、銷毀模式。12.3.3類成員的訪問

例12.1

使用Ｃ語言全局變量實(shí)現(xiàn)有關(guān)一個(gè)人的信息的輸出操作。＃include<string.h>＃include<stdio.h>charname［20］;/*兩個(gè)全局變量*/intage;voidGetInfo(){strcpy(name，＂Li-Li＂);age=22;}voidOutInfo(){count<<＂name:＂<<name<<end;/*<<為輸出顯示符*/count<<＂age:＂<<age<<end;}/*下面是一些其它的函數(shù)*/function1(){……//此函數(shù)內(nèi)可調(diào)用GetInfo()和OutInfo()及全局變量name［］和age}Function2(){……//此函數(shù)內(nèi)可調(diào)用GetInfo()和OutInfo()及全局變量name［］和age}main(){charch；

GetInfo();OutInfo();

……

}圖12.1C程序中全局變量不安全性例12.2

用C++語言定義一個(gè)有關(guān)人的“類”classCHuman//class——類的定義符

{private：//以下為私有變量，可以也只能由該類的成員函數(shù)調(diào)用

charname［20］；

intage；

public：//以下為公有函數(shù)，此類內(nèi)外的函數(shù)均可以調(diào)用它們

intGetInfo(){……

}intOutInfo(){……

}}；//類定義結(jié)束圖12.2類對(duì)私有數(shù)據(jù)成員的封裝怎樣正確地調(diào)用類成員：main(){CHumanhuman;//定義了一個(gè)CHuman類的對(duì)象

strcpy（，＂Li-Li＂）;//錯(cuò)誤:不能訪問私有數(shù)據(jù)成員

human.age=22;//錯(cuò)誤:同上

human.GetInfo();//正確：可以訪問公有成員函數(shù)

human.OutInfo();//正確：同上

}12.3.4構(gòu)造函數(shù)

在定義一個(gè)類時(shí)，直接初始化數(shù)據(jù)成員是不允許的。下列類的定義的初始化會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤:classC{private：

intn=0；//出錯(cuò)

int*pi=&n；//出錯(cuò)

……

}；

其實(shí)，在類的定義中初始化是沒有意義的，它只是創(chuàng)建了一個(gè)模板，類似于C語言中的結(jié)構(gòu)體類型的定義，而程序是不可以直接對(duì)類型操作的，只能對(duì)定義在其上的變量操作。所以想要初始化成員，就必須生成一個(gè)類的實(shí)例。例如：……//其它程序voidCHuman：：initial(charname［20］，intage)//定義一初始化函數(shù){strcpy(name，＂＂);age=0;}……//其它程序CHumanhuman；//生成了一個(gè)CHuman類的實(shí)例humanhuman.initial(name，age)；//初始化類實(shí)例human

初始化成員變量的更好辦法是定義一個(gè)特殊的成員函數(shù)：“構(gòu)造函數(shù)”。classCHuman{private：

charname［20］；

intage；

public：

CHuman()//定義構(gòu)造函數(shù)，它的名稱與類的名稱一樣{strcpy(name，＂＂);age=0;}voidGetInfo(){……

}voidOutInfo(){……

};}12.3.5析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)也是自動(dòng)執(zhí)行的，但它與構(gòu)造函數(shù)相反，是在程序結(jié)束時(shí)執(zhí)行，它負(fù)責(zé)在程序撤消類的對(duì)象時(shí)，釋放所占資源。例如：

~CHuman()//定義析構(gòu)函數(shù)

{deletename；//釋放name所占內(nèi)存

}

析構(gòu)函數(shù)的名稱為構(gòu)造函數(shù)名稱前加“~”例12.3CHuman類的完整定義classCHuman{private：

charname［20］;intage；

public：

CHuman()//定義構(gòu)造函數(shù)

{strcpy(name，＂＂);age=0;}voidGetInfo(){……}voidOutInfo(){……}~CHuman()//定義析構(gòu)函數(shù)

{deletename;}};12.3.6類的繼承

類的最重要的特性是繼承性，它很貼近現(xiàn)實(shí)世界，如：兒子繼承父親的一些特征，并且擁有自己的特征。孫子又繼承了兒子的一些特征，并且擁有自己的特征……。類也一樣，它的一些特性是可以繼承的。下面我們將前面的有關(guān)人的類增加一些數(shù)據(jù)成員，并派生出一個(gè)“學(xué)生”的類:classCHuman//重新定義一表示人的類CHuman{private:char*m-name;intm-age;char*m-sex;floatm-height;public:CHuman()//定義構(gòu)造函數(shù)

{m-name="";m-age=0;m-sex="";m-height=0.0;}voidGetInfo(char*name，intage，char*sex，floatheight){m-name=newchar［strlen(name)+1］;m-name=name;m-age=age;m-sex=sex;m-height=height;}voidprint(){cout<<"Name:"<<m-name;cout<<"Age:"<<m-age;cout<<"Sex:"<<m-sex;cout<<"High:"<<m-height;}~CHuman()//定義析構(gòu)函數(shù)

{deletem-name;deletem-sex;}};

以上是一個(gè)“人”的類，現(xiàn)在，我們需要描述一個(gè)學(xué)生的一些特征。當(dāng)然，學(xué)生是屬于“人”的，所以，有關(guān)人的特性我們不應(yīng)該重復(fù)，可以從“人”的類中“派生”出我們所要定義的“學(xué)生類”，繼承“人”類中所有的屬性，再增加些學(xué)生特有的屬性，定義“學(xué)生類”如下：classCStudents:publicCHuman//表示類CStudents是從類Chuman 中公有派生的

{private://學(xué)生類所具有的新的屬性

char*m-schoolname;//校名

intm-grade;//年級(jí)public:voidprintstu(){cout<<"Schoolname:"<<m-schoolname;cout<<"Grade:"<<m-grade;}voidGetStuInfo(char*schoolname，intgrade){m-schoolname=newchar［strlen(schoolname)+1］;m-schoolname=schoolname;m-grade=grade;}CStudents()//定義構(gòu)造函數(shù)

{m-schoolname="";m-grade=0;}~CStudents()//定義析構(gòu)函數(shù)

{deletem-schoolname;}};圖12.3基類及其派生類的成員可訪問圖12.4面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)12.4.1從面向過程到面向?qū)ο?2.4.2什么是面向?qū)ο?/p>

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是面向?qū)ο罄碚撛诔绦蛟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用，面向?qū)ο罄碚摰膽?yīng)用范圍則更廣。面向?qū)ο笙到y(tǒng)有三大特性：封裝性、繼承性和多態(tài)性。面向?qū)ο蟮母拍羁梢杂扇缦鹿奖硎荆好嫦驅(qū)ο?對(duì)象+類+繼承+通信1．對(duì)象在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，對(duì)象是基本的、運(yùn)行時(shí)的實(shí)體，它既包括數(shù)據(jù)(屬性)，也包括作用于數(shù)據(jù)的操作(行為)。所以一個(gè)對(duì)象把屬性和行為密封成一個(gè)整體。從程序設(shè)計(jì)者來看，對(duì)象是一個(gè)程序模塊；從用戶來看，對(duì)象為他們提供了所希望的行為。2．類

一個(gè)類定義了一組大體上相似的對(duì)象。一個(gè)類所包含的方法和數(shù)據(jù)描述了一組對(duì)象的共同行為和屬性。把一組對(duì)象的共同特性加以抽象并存貯在一個(gè)類中的能力，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)最重要的一點(diǎn)。類是在對(duì)象之上的抽象。有了類以后，對(duì)象則是類的具體化，是類的實(shí)例。類可以有子類，同樣也可以有父類，形成層次結(jié)構(gòu)。3．繼承性繼承性是父類和子類之間共享數(shù)據(jù)和操作的機(jī)制。這是類之間的一種關(guān)系，在定義和實(shí)現(xiàn)一個(gè)類的時(shí)候，可以在一個(gè)已經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)上進(jìn)行，把這個(gè)已經(jīng)存在的類所定義的內(nèi)容做為自己的內(nèi)容，并加入若干新的內(nèi)容。繼承性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的標(biāo)志。它使程序的可重用性大大提高。因?yàn)槌绦騿T只要對(duì)已有的類加以整