《C面向?qū)ο蠡A(chǔ)》課件

C面向?qū)ο蠡A(chǔ)本課程將深入淺出地介紹C語(yǔ)言面向?qū)ο缶幊痰幕A(chǔ)知識(shí)，幫助你掌握面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍?，并能夠使用C語(yǔ)言編寫(xiě)面向?qū)ο蟮拇a。什么是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)范式一種以對(duì)象為中心的編程思想，將現(xiàn)實(shí)世界中的事物抽象成對(duì)象，通過(guò)對(duì)象之間的交互來(lái)完成任務(wù)。核心概念封裝、繼承和多態(tài)是面向?qū)ο蟮娜蠛诵母拍?，它們協(xié)同工作，使程序更加模塊化、可重用和可擴(kuò)展。類(lèi)和對(duì)象的概念類(lèi)類(lèi)是對(duì)象的抽象描述，它定義了對(duì)象擁有的數(shù)據(jù)成員和方法，以及對(duì)象的行為和特征。類(lèi)可以看作是創(chuàng)建對(duì)象的模板。對(duì)象對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例，它擁有類(lèi)的所有數(shù)據(jù)成員和方法，可以執(zhí)行類(lèi)定義的行為。對(duì)象是程序中的具體存在。類(lèi)的定義與聲明1類(lèi)定義使用`class`關(guān)鍵字定義類(lèi)，并包含成員變量和成員函數(shù)。2成員變量類(lèi)的屬性，描述對(duì)象的特征，如名稱(chēng)、年齡等。3成員函數(shù)類(lèi)的行為，描述對(duì)象的功能，如行走、說(shuō)話(huà)等。成員變量和成員函數(shù)成員變量成員變量是類(lèi)中定義的數(shù)據(jù)成員。它表示對(duì)象的狀態(tài)信息。成員變量用來(lái)描述類(lèi)對(duì)象自身所具有的屬性。成員函數(shù)成員函數(shù)是類(lèi)中定義的操作成員。它描述類(lèi)對(duì)象的行為方式。成員函數(shù)用來(lái)描述類(lèi)對(duì)象可以進(jìn)行的操作或行為。訪(fǎng)問(wèn)控制修飾符1公有(public)類(lèi)外部可以訪(fǎng)問(wèn)2私有(private)只能在類(lèi)內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)3保護(hù)(protected)類(lèi)本身和其子類(lèi)可以訪(fǎng)問(wèn)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)1構(gòu)造函數(shù)對(duì)象創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)調(diào)用，初始化成員變量。2析構(gòu)函數(shù)對(duì)象銷(xiāo)毀時(shí)自動(dòng)調(diào)用，釋放資源。3作用確保對(duì)象在創(chuàng)建和銷(xiāo)毀過(guò)程中的正確狀態(tài)?？截悩?gòu)造函數(shù)創(chuàng)建新對(duì)象時(shí)，使用現(xiàn)有對(duì)象初始化新對(duì)象。將一個(gè)對(duì)象的所有成員變量的值復(fù)制到新對(duì)象中。避免重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象，提高代碼效率。this指針1指向當(dāng)前對(duì)象的指針在成員函數(shù)內(nèi)部，this指針始終指向調(diào)用該函數(shù)的對(duì)象。2隱式傳遞this指針由編譯器隱式傳遞給每個(gè)非靜態(tài)成員函數(shù)，無(wú)需顯式聲明。3訪(fǎng)問(wèn)成員通過(guò)this指針可以訪(fǎng)問(wèn)當(dāng)前對(duì)象的成員變量和成員函數(shù)。靜態(tài)成員變量和靜態(tài)成員函數(shù)靜態(tài)成員變量屬于類(lèi)本身，而不是類(lèi)的對(duì)象靜態(tài)成員函數(shù)可以通過(guò)類(lèi)名直接訪(fǎng)問(wèn)友元函數(shù)和友元類(lèi)友元函數(shù)允許非成員函數(shù)訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)的私有成員友元類(lèi)允許整個(gè)類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)類(lèi)的私有成員繼承的基本概念代碼復(fù)用繼承可以有效地復(fù)用父類(lèi)的代碼，減少重復(fù)編寫(xiě)。類(lèi)層次結(jié)構(gòu)建立類(lèi)之間的層次關(guān)系，體現(xiàn)概念上的繼承關(guān)系。擴(kuò)展功能子類(lèi)可以擴(kuò)展父類(lèi)的功能，添加新的成員變量和成員函數(shù)。訪(fǎng)問(wèn)控制與繼承公有繼承基類(lèi)的公有成員在派生類(lèi)中仍然是公有的，可被派生類(lèi)對(duì)象直接訪(fǎng)問(wèn)。私有繼承基類(lèi)的所有成員在派生類(lèi)中都是私有的，派生類(lèi)對(duì)象無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)基類(lèi)的成員，只能通過(guò)派生類(lèi)自己的成員函數(shù)訪(fǎng)問(wèn)。保護(hù)繼承基類(lèi)的公有成員和保護(hù)成員在派生類(lèi)中成為保護(hù)成員，派生類(lèi)對(duì)象無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)，但派生類(lèi)的成員函數(shù)可以訪(fǎng)問(wèn)。虛函數(shù)和多態(tài)虛函數(shù)在基類(lèi)中使用virtual關(guān)鍵字聲明的函數(shù)稱(chēng)為虛函數(shù)。當(dāng)派生類(lèi)重寫(xiě)虛函數(shù)時(shí)，運(yùn)行時(shí)會(huì)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類(lèi)型調(diào)用對(duì)應(yīng)的函數(shù)。多態(tài)是指同一個(gè)函數(shù)調(diào)用，根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類(lèi)型產(chǎn)生不同的行為。虛函數(shù)是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性的關(guān)鍵機(jī)制。純虛函數(shù)與抽象類(lèi)純虛函數(shù)沒(méi)有函數(shù)體，只有函數(shù)聲明，以“=0”結(jié)尾。抽象類(lèi)包含至少一個(gè)純虛函數(shù)的類(lèi)，無(wú)法直接實(shí)例化。作用定義接口，強(qiáng)制子類(lèi)實(shí)現(xiàn)具體功能。虛析構(gòu)函數(shù)安全釋放內(nèi)存防止內(nèi)存泄漏，確保子類(lèi)對(duì)象被正確銷(xiāo)毀。多態(tài)性通過(guò)基類(lèi)指針釋放子類(lèi)對(duì)象時(shí)，確保調(diào)用正確的析構(gòu)函數(shù)。運(yùn)算符重載運(yùn)算符重載允許自定義運(yùn)算符的行為，使其適用于用戶(hù)定義的類(lèi)型。重載規(guī)則運(yùn)算符重載必須定義為類(lèi)成員函數(shù)或友元函數(shù)。語(yǔ)法使用operator關(guān)鍵字，例如operator+，operator-等。類(lèi)型轉(zhuǎn)換隱式轉(zhuǎn)換編譯器自動(dòng)完成的類(lèi)型轉(zhuǎn)換顯式轉(zhuǎn)換使用類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符手動(dòng)完成自定義轉(zhuǎn)換使用轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)或轉(zhuǎn)換運(yùn)算符重載動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配程序運(yùn)行時(shí)，在堆上申請(qǐng)內(nèi)存空間。用于分配可變大小的內(nèi)存。操作符使用new和delete操作符進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和釋放。內(nèi)存管理開(kāi)發(fā)人員需手動(dòng)管理分配的內(nèi)存，避免內(nèi)存泄漏和非法訪(fǎng)問(wèn)。異常處理異常處理機(jī)制可以提高程序的健壯性，在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能夠及時(shí)捕獲并處理錯(cuò)誤，避免程序崩潰。通過(guò)異常處理，可以將錯(cuò)誤處理代碼與正常代碼分離，使代碼結(jié)構(gòu)更加清晰。C++提供了異常處理機(jī)制，可以使用try、catch和throw關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)異常處理。模板類(lèi)代碼復(fù)用模板類(lèi)可以用于創(chuàng)建可用于不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的通用類(lèi)，從而減少代碼重復(fù)。類(lèi)型安全模板類(lèi)在編譯時(shí)進(jìn)行類(lèi)型檢查，確保代碼的類(lèi)型安全，避免運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。提高效率模板類(lèi)可以減少代碼量，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)(STL)容器容器提供了一種存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)元素的方式，例如向量(vector)、列表(list)、集合(set)等。算法算法提供了一組通用的操作，例如排序、搜索、查找等，可以應(yīng)用于不同的容器。迭代器迭代器提供了一種訪(fǎng)問(wèn)容器元素的方式，方便地遍歷容器中的元素。容器類(lèi)數(shù)組存儲(chǔ)固定大小的元素，元素類(lèi)型相同，訪(fǎng)問(wèn)速度快，但大小不可動(dòng)態(tài)改變。鏈表存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)大小的元素，元素類(lèi)型相同，插入和刪除速度快，但隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)速度慢。樹(shù)通過(guò)父子關(guān)系組織數(shù)據(jù)，適合進(jìn)行高效的查找和排序操作，但也需要額外的空間開(kāi)銷(xiāo)。迭代器訪(fǎng)問(wèn)容器元素迭代器提供了一種訪(fǎng)問(wèn)容器元素的標(biāo)準(zhǔn)方式，無(wú)需了解容器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。遍歷容器元素迭代器可以用于遍歷容器中的所有元素，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。通用性迭代器是通用的，適用于各種容器類(lèi)型，如數(shù)組、鏈表、樹(shù)等。算法排序算法冒泡排序、插入排序、快速排序、歸并排序等查找算法線(xiàn)性查找、二分查找、哈希查找等圖算法深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索、最短路徑算法等適配器功能適配適配器提供不同接口之間的橋梁，例如將USB端口連接到電源插座。數(shù)據(jù)類(lèi)型適配適配器可以將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一種類(lèi)型，例如將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字。行為適配適配器可以修改對(duì)象的行為，例如將一個(gè)類(lèi)的接口調(diào)整為另一個(gè)接口。仿函數(shù)概念仿函數(shù)，也稱(chēng)為函數(shù)對(duì)象，是將函數(shù)行為封裝到對(duì)象中的技術(shù)。優(yōu)勢(shì)仿函數(shù)可以作為參數(shù)傳遞，實(shí)現(xiàn)靈活的函數(shù)調(diào)用方式。應(yīng)用STL中廣泛使用仿函數(shù)，例如std::sort和std::for_each的比較函數(shù)。空間分配器1內(nèi)存管理負(fù)責(zé)分配和釋放內(nèi)存空間，保證程序高效運(yùn)行。2自定義分配策略可根據(jù)特定需求調(diào)整內(nèi)