面向?qū)ο蟪虒W(xué)設(shè)計部分課件-類

面向?qū)ο蟪虒W(xué)設(shè)計部分課件-類目錄類與對象基本概念封裝、繼承與多態(tài)訪問修飾符與訪問控制構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)靜態(tài)成員與實例成員方法重載與運(yùn)算符重載類與對象基本概念01類的作用類提供了一種抽象和封裝的方式，使得開發(fā)者可以更加高效、靈活地組織和管理代碼。通過類，我們可以定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、屬性和方法，實現(xiàn)代碼的復(fù)用和模塊化。類的定義類是面向?qū)ο缶幊痰幕締挝?，它定義了一類事物的共同屬性和方法。類可以被視為一個模板或藍(lán)圖，用于創(chuàng)建具有相似特征和行為的對象。類的定義及作用對象實例化是指根據(jù)類的定義創(chuàng)建具體對象的過程。在實例化過程中，系統(tǒng)會為對象分配內(nèi)存空間，并初始化對象的屬性。首先，通過調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建一個新的對象實例；然后，系統(tǒng)為新對象分配內(nèi)存空間，并將類的屬性復(fù)制到新對象中；最后，可以通過對象來訪問和操作其屬性和方法。對象實例化實例化過程詳解對象的實例化過程屬性屬性是類定義的一部分，用于描述類的特征或狀態(tài)。屬性可以是變量或常量，用于存儲數(shù)據(jù)或表示類的狀態(tài)。方法方法是類定義中的函數(shù)，用于實現(xiàn)類的行為或操作。方法可以接受參數(shù)并返回結(jié)果，通過調(diào)用對象的方法來執(zhí)行相應(yīng)的操作。屬性和方法的訪問控制在類中，可以通過訪問修飾符來控制屬性和方法的訪問權(quán)限，如public、private、protected等。這些修飾符可以限制外部對類內(nèi)部屬性和方法的訪問，確保數(shù)據(jù)的安全性和封裝性。屬性與方法概述封裝、繼承與多態(tài)0201數(shù)據(jù)隱藏類的內(nèi)部數(shù)據(jù)（成員變量）應(yīng)該被隱藏起來，外部無法直接訪問，只能通過類提供的方法進(jìn)行間接訪問和操作。02方法封裝將相關(guān)的操作封裝在類中，以方法的形式提供，外部調(diào)用時只需關(guān)心方法的功能和參數(shù)，無需了解具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)。03訪問控制通過訪問修飾符（如private、protected、public等）來控制類成員的訪問權(quán)限，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。封裝實現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏子類繼承父類01子類可以繼承父類的屬性和方法，無需重新編寫相同的代碼，實現(xiàn)了代碼的重用。02方法重寫子類可以重寫父類的方法，實現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯，同時保留父類方法的名稱和參數(shù)列表，方便調(diào)用和維護(hù)。03多層繼承子類可以繼承自另一個子類，形成多層繼承關(guān)系，進(jìn)一步提高了代碼的復(fù)用性。繼承實現(xiàn)代碼重用方法重載01在同一個類中，可以定義多個名稱相同但參數(shù)列表不同的方法，實現(xiàn)不同的功能。調(diào)用時根據(jù)傳入的參數(shù)類型和數(shù)量自動匹配相應(yīng)的方法。方法重寫與多態(tài)02子類重寫父類方法后，通過父類引用指向子類對象，可以調(diào)用子類重寫后的方法，實現(xiàn)多態(tài)。這使得在運(yùn)行時可以根據(jù)對象的實際類型來執(zhí)行相應(yīng)的方法。接口統(tǒng)一03通過定義接口或抽象類來規(guī)定一組方法的名稱、參數(shù)列表和返回類型，實現(xiàn)接口的統(tǒng)一。不同的類可以實現(xiàn)同一個接口或繼承自同一個抽象類，從而具有相同的接口形式，方便使用和替換。多態(tài)實現(xiàn)接口統(tǒng)一訪問修飾符與訪問控制03僅在類的內(nèi)部可訪問，用于隱藏類的內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)。private在類內(nèi)部及子類中可訪問，用于實現(xiàn)類間的繼承關(guān)系。protected在任何地方都可訪問，用于提供類的公共接口。public在同一個程序集中可訪問，用于限制類的可見性范圍。internal（C#特有）訪問修飾符種類及使用場景封裝原則隱藏內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只暴露必要的公共接口。最小權(quán)限原則只給予必要的訪問權(quán)限，以減少錯誤和增強(qiáng)安全性。繼承原則通過protected修飾符實現(xiàn)子類對父類成員的訪問控制。訪問控制原則及實踐案例一設(shè)計一個銀行賬戶類，應(yīng)確保賬戶余額只能通過類的內(nèi)部方法進(jìn)行修改，以防止外部代碼隨意更改賬戶狀態(tài)。因此，應(yīng)將余額字段設(shè)置為private，并提供public方法來獲取和修改余額。案例二設(shè)計一個圖形類庫，其中包含一個基類Shape和兩個派生類Circle和Rectangle?；怱hape中定義了一個protected方法CalculateArea()，用于計算面積。由于該方法需要在派生類中重寫以實現(xiàn)特定形狀的面積計算，因此應(yīng)將其設(shè)置為protected，以確保只有派生類可以訪問該方法。同時，為了提供公共接口供客戶端代碼調(diào)用，可以在每個派生類中定義一個public方法GetArea()，該方法調(diào)用protected方法CalculateArea()并返回計算結(jié)果。案例分析：合理設(shè)置訪問權(quán)限構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)04構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，它與類同名，沒有返回類型，用于初始化對象的狀態(tài)。構(gòu)造函數(shù)在創(chuàng)建對象時自動調(diào)用，用于初始化對象的成員變量，為對象分配內(nèi)存空間，并設(shè)置對象的初始狀態(tài)。構(gòu)造函數(shù)定義構(gòu)造函數(shù)作用構(gòu)造函數(shù)定義及作用析構(gòu)函數(shù)定義析構(gòu)函數(shù)也是一種特殊的成員函數(shù)，它在類名前加上一個波浪符（~），沒有返回類型，也沒有參數(shù)。析構(gòu)函數(shù)用于在對象銷毀前執(zhí)行一些清理工作。析構(gòu)函數(shù)作用析構(gòu)函數(shù)在對象銷毀時自動調(diào)用，用于釋放對象所占用的資源，如動態(tài)分配的內(nèi)存、打開的文件句柄等，以防止內(nèi)存泄漏和資源泄露。析構(gòu)函數(shù)定義及作用構(gòu)造函數(shù)調(diào)用時機(jī)構(gòu)造函數(shù)在創(chuàng)建對象時自動調(diào)用。當(dāng)使用new運(yùn)算符創(chuàng)建對象時，構(gòu)造函數(shù)會被調(diào)用；當(dāng)定義類類型的變量時，構(gòu)造函數(shù)也會被調(diào)用。析構(gòu)函數(shù)調(diào)用時機(jī)析構(gòu)函數(shù)在對象銷毀時自動調(diào)用。當(dāng)使用delete運(yùn)算符釋放對象時，析構(gòu)函數(shù)會被調(diào)用；當(dāng)程序結(jié)束時，所有未被釋放的對象都會自動調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)。此外，當(dāng)對象作為局部變量離開其作用域時，析構(gòu)函數(shù)也會被調(diào)用。構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)調(diào)用時機(jī)靜態(tài)成員與實例成員05靜態(tài)成員是屬于類本身的成員，而不是屬于類的實例（對象）的成員。靜態(tài)成員包括靜態(tài)字段、靜態(tài)方法、靜態(tài)屬性和靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)。靜態(tài)成員通過類名直接訪問，無需創(chuàng)建類的實例。靜態(tài)成員在內(nèi)存中只有一個副本，無論創(chuàng)建多少個類的實例，都共享同一個靜態(tài)成員。靜態(tài)成員定義及特點(diǎn)實例成員是屬于類的實例（對象）的成員，每個實例都有自己獨(dú)立的實例成員。實例成員包括實例字段、實例方法、實例屬性和實例構(gòu)造函數(shù)。實例成員需要通過類的實例來訪問，即需要先創(chuàng)建類的實例。每個實例都有自己的實例成員副本，互不影響。實例成員定義及特點(diǎn)訪問方式靜態(tài)成員通過類名訪問，實例成員通過類的實例訪問。內(nèi)存占用靜態(tài)成員在內(nèi)存中只有一個副本，而實例成員每個實例都有自己的副本。生命周期靜態(tài)成員在程序運(yùn)行期間一直存在，而實例成員隨著實例的創(chuàng)建而創(chuàng)建，隨著實例的銷毀而銷毀。共享性靜態(tài)成員被所有實例共享，而實例成員只屬于特定的實例。靜態(tài)成員與實例成員比較方法重載與運(yùn)算符重載06概念方法重載（Overloading）是指在同一類中，可以定義多個名稱相同但參數(shù)列表（參數(shù)類型、數(shù)量、順序）不同的方法。1.改變參數(shù)類型通過改變方法的參數(shù)類型來實現(xiàn)重載。2.改變參數(shù)個數(shù)通過改變方法接收的參數(shù)個數(shù)來實現(xiàn)重載。3.改變參數(shù)順序通過改變方法參數(shù)的順序來實現(xiàn)重載。方法重載概念及實現(xiàn)方式0102概念運(yùn)算符重載（OperatorOverloading）是對已有的運(yùn)算符賦予多重含義，使同一個運(yùn)算符作用于不同類型的數(shù)據(jù)時導(dǎo)致不同的行為。1.一元運(yùn)算符重載如正負(fù)號、自增自減等，通過定義特定的成員函數(shù)實現(xiàn)。2.二元運(yùn)算符重載如加減乘除、比較運(yùn)算符等，通過定義成員函數(shù)或非成員函數(shù)實現(xiàn)。3.賦值運(yùn)算符重載如賦值、復(fù)合賦值等，通過定義特定的成員函數(shù)實現(xiàn)。4.類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符重載通過定義類型轉(zhuǎn)換函數(shù)實現(xiàn)不同類型間的轉(zhuǎn)換。030405運(yùn)算符重載概念及實現(xiàn)方式1.定義復(fù)數(shù)類包括實部和虛部兩個成員變量。3.重載減法運(yùn)算符定義成員函數(shù)`operator-`，接收另一個復(fù)數(shù)對象作為參數(shù)，返回兩個復(fù)數(shù)的差。5.重載除法運(yùn)算符定義成員函數(shù)`operator/`，接收另一個復(fù)數(shù)對象作為參數(shù)，返回兩個復(fù)數(shù)的商。注意處理除數(shù)為零的情況。案例描述假設(shè)有一個自定義的復(fù)數(shù)類`Comple