C++類與對象PPT

1、1,本章主要內(nèi)容*,面向?qū)ο蟮乃枷?OOP及其基本特點 類概念和聲明 對象 構(gòu)造函數(shù) 析構(gòu)函數(shù),拷貝構(gòu)造函數(shù) 內(nèi)聯(lián)成員函數(shù) 類的聚集 靜態(tài)成員 友元 this,1,2,回顧：面向過程的設計方法,重點: 如何實現(xiàn)細節(jié)過程，將數(shù)據(jù)與函數(shù)分開。 形式： 主模塊+若干個子模塊（main（ ）+子函數(shù)）。 特點： 自頂向下，逐步求精功能分解。 缺點： 效率低，可維護性差，可重用性差。,一 面向?qū)ο蟮乃枷?2,3,面向?qū)ο蟮姆椒?目的： 高效快捷地實現(xiàn)軟件設計的產(chǎn)業(yè)化。 觀點： 自然界是由實體（對象）所組成。 程序設計方法： 使用面向?qū)ο蟮挠^點來描述模仿并處理現(xiàn)實問題。 要求： 高度概括、分類、和抽象。,

2、面向?qū)ο蟮乃枷?3,面向?qū)ο?Object Oriented, OO)是當前計算機界關(guān)心的重點，它是20世紀90年代以來軟件開發(fā)方法的主流。面向?qū)ο蟮母拍詈蛻靡殉搅顺绦蛟O計和軟件開發(fā)，擴展到很寬的范圍。如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、交互式界面、應用結(jié)構(gòu)、應用平臺、分布式系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理結(jié)構(gòu)、CAD技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域。,面向?qū)ο蟮幕靖拍?面向?qū)ο蟮乃枷?4,對象：現(xiàn)實世界中的各種具體的或抽象的“事物” 簡單對象：簡單類型的對象。如int類型的常量或變量。 復雜對象：復雜類型的對象。如用class、struct和union定義的類型的常量或變量。,面向?qū)ο蟮幕靖拍?5,人類的定義： struct HUMA

3、NKIND char *name; double weight; public: void eat( ); void wear( ); void reside( ); void travel( ); ; 人類的實例：HUMANKIND Zhang;,面向?qū)ο蟮幕靖拍?6,7,面向?qū)ο蟪绦蛟O計（OOP）,面向?qū)ο蟪绦蛟O計的四個階段：系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設計，對象設計，對象實現(xiàn)。 系統(tǒng)分析：理解應用系統(tǒng)的定義及建立應用系統(tǒng)的對象模型。分析和發(fā)現(xiàn)對象，定義對象的屬性和內(nèi)部狀態(tài)變換，定義外部事件和對象之間的聯(lián)系及約束，最終建立應用系統(tǒng)的對象模型、動態(tài)模型及功能模型。 系統(tǒng)設計：確立對象模型的實現(xiàn)方法。分解

4、系統(tǒng)，確定系統(tǒng)固有的并發(fā)性，分配處理器的任務，選擇數(shù)據(jù)存儲的管理手段，處理全局資源的訪問，確立應用系統(tǒng)的邊界。,二 OOP及其基本特點,7,8,面向?qū)ο蟪绦蛟O計的四個階段（續(xù)）： 對象設計：將系統(tǒng)分析階段建立的三種模型轉(zhuǎn)換成類。將對象模型轉(zhuǎn)換為類的屬性，將動態(tài)模型轉(zhuǎn)換為類的方法，將功能模型轉(zhuǎn)換為主控或子控模塊。轉(zhuǎn)換對象模型時要考慮對象關(guān)聯(lián)；轉(zhuǎn)換動態(tài)模型應選用事件驅(qū)動；轉(zhuǎn)換功能模型時用順序或事件驅(qū)動實現(xiàn)流程控制。 對象實現(xiàn)：用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言實現(xiàn)對象設計階段定義的類。選擇合適的程序語言及開發(fā)環(huán)境，定義類的屬性及其方法，編寫主控模塊及子控模塊，針對具體語言進行性能調(diào)整。,面向?qū)ο蟪绦蛟O計（O

5、OP）,二 OOP及其基本特點,8,9,抽象,抽象是對具體對象（問題）進行概括，抽出這一類對象的公共性質(zhì)并加以描述的過程。 先注意問題的本質(zhì)及描述，其次是實現(xiàn)過程或細節(jié)。 屬性抽象：描述某類對象的屬性或狀態(tài)（對象相互區(qū)別的物理量）。 行為抽象：描述某類對象的共有的行為特征或具有的功能。 抽象的實現(xiàn)：通過類的聲明。,OOP的基本特點,9,10,抽象實例鐘表,屬性抽象： int Hour, int Minute, int Second 行為抽象： setTime（ ）, showTime（ ）,OOP的基本特點,10,11,抽象實例鐘表類,class Clock public: void setT

6、ime(int NewH, int NewM, int NewS); void showTime（ ）; private: int Hour,Minute,Second; ;,OOP的基本特點,11,12,抽象實例人,屬性抽象： char *name,char *sex,int age,int id 行為抽象： 生物屬性角度：getCloth（ ）, eat（ ）, step（ ）, 社會屬性角度：work（ ）, promote（ ） ,OOP的基本特點,12,13,封裝,將抽象出的屬性成員、行為成員相結(jié)合，將它們視為一個整體。 目的是增強安全性和簡化編程，使用者不必了解具體的實現(xiàn)細節(jié)，而只

7、需要通過外部接口，以特定的訪問權(quán)限，來使用類的成員。 實現(xiàn)封裝：類聲明中的,OOP的基本特點,13,14,封裝,實例： class Clock public: void setTime(int NewH,int NewM, int NewS); void showTime（ ）; private: int Hour,Minute,Second; ;,特定的訪問權(quán)限,OOP的基本特點,14,15,繼承與派生,是C+中支持層次分類的一種機制，允許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上，進行更具體的說明。 實現(xiàn)：聲明派生類,OOP的基本特點,15,16,多態(tài)性,多態(tài)：同一名稱，不同的功能實現(xiàn)方式。 目的：達

8、到行為標識統(tǒng)一，減少程序中標識符的個數(shù)。 實現(xiàn)：重載函數(shù)和虛函數(shù),OOP的基本特點,16,17,OOP的基本特點,OOP的四個基本特征(小結(jié))： 抽象 封裝 繼承 多態(tài),對具體對象(問題)進行概括，抽出這一類對象的公共性質(zhì)并加以描述的過程。,將抽象出的數(shù)據(jù)及方法結(jié)合為一個整體的信息隱蔽技術(shù)。,對具有層次關(guān)系的類的數(shù)據(jù)和操作進行共享的一種方式。,不同的對象接受同一消息時產(chǎn)生不同的行動的現(xiàn)象。,17,18,c+中的類,類是具有相同屬性和行為的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和行為兩個主要部分。 利用類可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝、隱藏、繼承與派生。 利用類易于編寫大

9、型復雜程序，其模塊化程度比C中采用函數(shù)更高。,三 類 和 對 象,18,19,類的聲明形式,類是一種用戶自定義類型，聲明形式： class 類名稱 public: 公有成員（外部接口） private: 私有成員 protected: 保護型成員 ,類 和 對 象,19,20,公有類型成員,在關(guān)鍵字public后面聲明，它們是類與外部的接口，任何外部函數(shù)都可以訪問公有類型數(shù)據(jù)和函數(shù)。,20,21,私有類型成員,在關(guān)鍵字private后面聲明，只允許本類中的函數(shù)訪問，而類外部的任何函數(shù)都不能訪問。 如果緊跟在類名稱的后面聲明私有成員，則關(guān)鍵字private可以省略。,21,22,保護類型,與pr

10、ivate類似，其差別表現(xiàn)在繼承與派生時對派生類的影響不同，后面章講。,22,23,類的成員,class Clock public: void setTime(int NewH, int NewM, int NewS); void showTime（ ）; private: int Hour, Minute, Second; ;,類 和 對 象,成員變量,成員函數(shù),23,void Clock : setTime(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS; void Clock : showTime（ ）

11、coutHour:Minute:Second; ,24,25,成員變量,與一般的變量聲明相同，但需要將它放在類的聲明體中。,25,26,成員函數(shù),在類中說明原形，可以在類外給出函數(shù)體實現(xiàn)，并在函數(shù)名前使用類名加以限定。也可以直接在類中給出函數(shù)體，形成內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)。 允許聲明重載函數(shù)和帶缺省形參值的函數(shù),26,27,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù),為了提高運行時的效率，對于較簡單的函數(shù)可以聲明為內(nèi)聯(lián)形式。 內(nèi)聯(lián)函數(shù)體中不要有復雜結(jié)構(gòu)（如循環(huán)語句和switch語句）。 在類中聲明內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的方式： 將函數(shù)體放在類的聲明中。 使用inline關(guān)鍵字。,類 和 對 象,27,28,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(一),class

12、Point public: inline void init( int initX,int initY) x=initX; y=initY; inline int getX（ ） return x; inline int getY（ ） return y; private: int x,y; ;,類 和 對 象,28,29,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(二),class Point public: inline void init(int initX, int initY); inline int getX（ ）； inline int getY（ ）； private: int x,y; ;,類 和 對

13、 象,29,inline void Point: Init(int initX,int initY) X=initX; Y=initY; inline int Point:getX（ ） return X; inline int Point:getY（ ） return Y; ,30,31,對象,類的對象是該類的某一特定實體，即類類型的變量。 聲明形式： 類名 對象名； 例： Clock myClock;,類 和 對 象,31,32,類中成員的訪問方式,類中成員互訪 直接使用成員名 類外訪問 使用“對象名.成員名”方式訪問 public 屬性的成員,類 和 對 象,32,33,例4-1 類的應

14、用舉例,#include class Clock ./類的聲明略 /.類的實現(xiàn)略 void main(void) Clock myClock; myClock.setTime(8,30,30); myClock.showTime（ ）; ,類 和 對 象,33,34,構(gòu)造函數(shù),構(gòu)造函數(shù)的作用是在對象被創(chuàng)建時使用特定的值構(gòu)造對象，或者說將對象初始化為一個特定的狀態(tài)。 在對象創(chuàng)建時由系統(tǒng)自動調(diào)用。 如果程序中未聲明，則系統(tǒng)自動產(chǎn)生出一個缺省形式的構(gòu)造函數(shù) 允許為內(nèi)聯(lián)函數(shù)、重載函數(shù)、帶缺省形參值的函數(shù),構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),34,35,構(gòu)造函數(shù)舉例,class Clock public: Clock

15、(int NewH, int NewM, int NewS);/構(gòu)造函數(shù) void setTime(int NewH, int NewM, int NewS); void showTime（ ）; private: int Hour,Minute,Second; ;,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),35,構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn)： Clock:Clock(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=H; Minute=M; Second=S; 建立對象時構(gòu)造函數(shù)的作用： void main（ ） Clock c (0,0,0); /隱含調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，將初始值作為實參。 c.showTime

16、（ ）; ,36,37,拷貝構(gòu)造函數(shù),拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，其形參為本類的對象引用。 class 類名 public : 類名（形參）；/構(gòu)造函數(shù) 類名（類名 y=yy; Point(const Point,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),38,Point:Point (const Point ,39,40,例4-2 拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例,當用類的一個對象去初始化該類的另一個對象時系統(tǒng)自動調(diào)用它實現(xiàn)拷貝賦值。 void main(void) Point A(1,2); Point B(A); /拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用 coutB.getX（ ）endl; ,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),40,41,拷貝構(gòu)造函數(shù)

17、舉例(例4-2),若函數(shù)的形參為類對象，調(diào)用函數(shù)時，實參賦值給形參，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如： void fun1(Point p) coutp.getX（ ）endl; void main（ ） Point A(1,2); fun1(A); /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù) ,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),41,42,拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例(例4-2),當函數(shù)的返回值是類對象時，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如： Point fun2（ ） Point A(1,2); return A; /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù) void main（ ） Point B; B=fun2（ ）; ,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),42,43,拷貝構(gòu)造函

18、數(shù),如果程序員沒有為類聲明拷貝初始化構(gòu)造函數(shù)，則編譯器自己生成一個拷貝構(gòu)造函數(shù)。 這個構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的功能是：用作為初始值的對象的每個數(shù)據(jù)成員的值，初始化將要建立的對象的對應數(shù)據(jù)成員。,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),43,44,析構(gòu)函數(shù),完成對象被刪除前的一些清理工作。 在對象的生存期結(jié)束的時刻系統(tǒng)自動調(diào)用它，然后再釋放此對象所屬的空間。 如果程序中未聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器將自動產(chǎn)生一個缺省的析構(gòu)函數(shù)。,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),44,45,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)舉例,#include class Point public: Point(int xx,int yy); Point（ ）; /.其它函數(shù)原形 priva

19、te: int x,int y; ;,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),45,Point:Point(int xx,int yy) x=xx; y=yy; Point:Point（ ） /.其它函數(shù)的實現(xiàn)略,46,47,例4-3 類的應用舉例,鍵盤輸入多個點數(shù)據(jù)，并計算這些點順次連成的折線的總長度。,double calculateDistance( Point ,47,48,49,組合的概念,組合：類中的成員變量是另一個類的對象。,類 的 組 合,49,50,舉例,類 的 組 合,class Line private: Point p1,p2; /線段的兩個端點 public: Line(Point a,

20、Point b); /構(gòu)造函數(shù) Void Draw(void); /畫出線段 ; /.函數(shù)的實現(xiàn)略,50,51,類組合的構(gòu)造函數(shù)設計,原則：不僅要負責對本類中的基本類型成員變量賦初值，也要對對象成員初始化。 聲明形式： 類名:類名(對象成員所需的形參，本類成員形參) ：對象1(參數(shù))，對象2(參數(shù))，. 本類初始化 ,類 的 組 合,51,52,類組合的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用,構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序：先調(diào)用內(nèi)嵌對象的構(gòu)造函數(shù)（按內(nèi)嵌時的聲明順序，先聲明者先構(gòu)造）。然后調(diào)用本類的構(gòu)造函數(shù)。（析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序相反） 若調(diào)用缺省構(gòu)造函數(shù)（即無形參的），則內(nèi)嵌對象的初始化也將調(diào)用相應的缺省構(gòu)造函數(shù)。,類 的 組 合

21、,52,53,類的組合舉例（二）,class Part /部件類 public: Part（ ）; Part(int i); Part（ ）; void Print（ ）; private: int val; ;,類 的 組 合,53,class Whole public: Whole（ ）; Whole(int i,int j,int k); Whole（ ）; void Print（ ）; private: Part one; Part two; int date; ;,54,Whole:Whole（ ）/調(diào)用Part的默認構(gòu)造函數(shù) date=0; Whole:Whole(int i,in

22、t j,int k): two(i),one(j),date(k) /調(diào)用Part的帶參數(shù)構(gòu)造函數(shù) /.其它函數(shù)的實現(xiàn)略,55,56,前向引用聲明,類應該先聲明，后使用; 如果需要在某個類的聲明之前，引用該類，則應進行前向引用聲明。 前向引用聲明只為程序引入一個標識符，但具體聲明在其它地方。,56,57,前向引用聲明舉例,class B; /前向引用聲明 class A public: void f(B b); ; class B public: void g(A a); ;,57,58,聲明及用途,template 類聲明 使用類模板使用戶可以為類聲明一種模式，使得類中的某些數(shù)據(jù)成員、某些成

23、員函數(shù)的參數(shù)、某些成員函數(shù)的返回值，能取任意類型（包括系統(tǒng)預定義的和用戶自定義的）。,類 模 板,58,59,例4-4 類模板應用舉例,類 模 板,鍵盤輸入多個點數(shù)據(jù)，并計算這些點順次連成的折線的總長度。（與例4-3功能一樣，但是點的數(shù)據(jù)類型要采用float實現(xiàn)，是否需要再設計一個類型為float的Point對象呢？）,59,60,61,62,靜態(tài)成員,需要為某個類的所有對象分配一個共享存儲空間。 C語言采用全局變量來解決，但這種做法不安全，容易重名。 C+中采用靜態(tài)成員的方式來實現(xiàn)，可以把一個成員變量定義成靜態(tài)的，這樣不管定義多少個對象，這個靜態(tài)成員只有一個實例。并被所有對象所共享。 靜態(tài)成

24、員包括：靜態(tài)成員變量和靜態(tài)成員函數(shù),靜態(tài)成員,62,63,靜態(tài)成員,63,64,靜態(tài)成員的初始化與調(diào)用,靜態(tài)成員,:,:（參數(shù)列表）,64,靜態(tài)成員,在類定義時，使用關(guān)鍵字static可將成員（數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員）定義為靜態(tài)成員。 特征是不管這個類創(chuàng)建了多少個對象，其靜態(tài)成員只有一個副本，這個副本被所有的對象共享。（不是獨有的）,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，靜態(tài)函數(shù)成員,65,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化,靜態(tài)數(shù)據(jù)成員必須進行初始化。在程序一開始運行時靜態(tài)數(shù)據(jù)成員就必須存在，因為在程序運行中要調(diào)用，所以靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不能在任何函數(shù)內(nèi)分配空間和初始化。最好在類的實現(xiàn)部分中完成靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化。 靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化與

25、一般數(shù)據(jù)成員初始化不同，其格式如下：, :=;,66,靜態(tài)成員的調(diào)用,調(diào)用公有靜態(tài)成員時，可采用如下格式之一： : 對象. 對象指針-靜態(tài)成員,67,靜態(tài)函數(shù)成員,靜態(tài)成員函數(shù)屬于整個類，此類所有對象所共享的成員函數(shù)。 使用公有靜態(tài)成員函數(shù)的調(diào)用方式,類名 : 靜態(tài)成員函數(shù)(實參表); 對象名 . 靜態(tài)成員函數(shù)(實參表); 對象指針 - 靜態(tài)成員函數(shù)(實參表);,68,注意： 靜態(tài)成員函數(shù)可以直接訪問該類的靜態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)函數(shù)成員 但由于靜態(tài)成員函數(shù)不屬于某一個特定的對象，因此它不能隨意訪問類的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員,69,a=2, b=16 a=4, b=16 ？,70,71,友元,根據(jù)封裝性，一般將類中的數(shù)據(jù)成員聲明為私有成員，外部可以通過類的公有成員函數(shù)對私有成員進行訪問。 但有時類體外的一些函數(shù)需要直接訪問類的數(shù)據(jù)成員，又不改變其數(shù)據(jù)成員的訪問權(quán)限，這時，需要定義友元。,友元,71,72,友元的作