中山大學(xué)C程序設(shè)計(jì)方案課件c4

1、C+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第四章類與對(duì)象中山大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)學(xué)院黎培興博士1本章主要內(nèi)容面向?qū)ο蟮乃枷?OOP 的基本特點(diǎn) 類概念和聲明 對(duì)象 構(gòu)造函數(shù) 析構(gòu)函數(shù) 內(nèi)聯(lián)成員函數(shù) 拷貝構(gòu)造函數(shù) 類的聚集2面向?qū)ο蟮乃枷牖仡櫍好嫦蜻^(guò)程的設(shè)計(jì)方法重點(diǎn) :? 如何實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)過(guò)程，將數(shù)據(jù)與函數(shù)分開。形式：? 主模塊 +若干個(gè)子模塊（ main（ ）+子函數(shù)）。特點(diǎn)：? 自頂向下，逐步求精 ?功能分解。缺點(diǎn)：? 效率低，程序的可重用性差。3面向?qū)ο蟮乃枷朊嫦驅(qū)ο蟮姆椒康模? 實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)化。觀點(diǎn)：? 自然界是由實(shí)體（對(duì)象）所組成。程序設(shè)計(jì)方法：? 使用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)來(lái)描述模仿并處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。要求：? 高度概

2、括、分類、和抽象。4抽象的基本特點(diǎn)抽象是對(duì)具體對(duì)象（問(wèn)題）進(jìn)行概括， 抽出這一類對(duì)象的公共性質(zhì)并加以描述 的過(guò)程。? 先注意問(wèn)題的本質(zhì)及描述，其次是實(shí)現(xiàn)過(guò)OOP程或細(xì)節(jié)。 ? 數(shù)據(jù)抽象：描述某類對(duì)象的屬性或狀態(tài) （對(duì)象相互區(qū)別的物理量）。 ? 代碼抽象： 描述某類對(duì)象的共有的行為特 征或具有的功能。 ? 抽象的實(shí)現(xiàn)：通過(guò)類的聲明。5抽象實(shí)例 ?鐘表OOP的基本特點(diǎn)數(shù)據(jù)抽象：int Hour, int Minute, int Second代碼抽象：SetTime（ ）, ShowTime （ ）6抽象實(shí)例 ?鐘表類的基本特點(diǎn)class Clock public: void SetTime(int

3、 NewH, int NewM, int NewS); voidShowTime（ ）; private: int Hour,Minute,Second; ; 7抽象實(shí)例 ?人數(shù)據(jù)抽象：char *name,char *sex,int age,int idOOP的基本特點(diǎn)代碼抽象：生物屬性角度： GetCloth （ ）, Eat（ ）, Step（ ）, 社會(huì)屬性角度： Work （ ） , Promote （ ） ,8封裝將抽象出的數(shù)據(jù)成員、代碼成員相結(jié)合，將它們視為一個(gè)整體。? 目的是曾強(qiáng)安全性和簡(jiǎn)化編程，使用者OOP的基本特點(diǎn)不必了解具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)， 而只需要通 過(guò)外部接口，以特定的訪

4、問(wèn)權(quán)限，來(lái)使 用類的成員。? 實(shí)現(xiàn)封裝：類聲明中的 9封裝OOP的基本特點(diǎn)實(shí)例：class Clock 外部接口 public:void SetTime(intNewH,int NewM,intNewS);void ShowTime （ ）; private: int Hour,Minute,Second; ;特定的訪問(wèn)權(quán)限邊界10繼承與派生是 C+中支持層次分類的一種機(jī)制，允OOP的 基 點(diǎn)本 許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上，進(jìn) 特 行更具體的說(shuō)明。實(shí)現(xiàn)：聲明派生類 ?第七章11多態(tài)性多態(tài)：同一名稱，不同的功能實(shí)現(xiàn)方式。 目的：達(dá)到行為標(biāo)識(shí)統(tǒng)一，減少程序中標(biāo)OOP的基本特點(diǎn)識(shí)符的個(gè)數(shù)。實(shí)現(xiàn)

5、：重載函數(shù)和虛函數(shù)?第八章12類和對(duì)象c+中的類類是具有相同屬性和行為的一組對(duì)象 的集合，它為屬于該類的全部對(duì)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(gè)主要部分。 利用類可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝、隱藏、 繼承與派生。 利用類易于編寫大型復(fù)雜程序，其模 塊化程度比 C 中采用函數(shù)更高。13類和對(duì)象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(hù)型成員 14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(wèn)公有 類型數(shù)據(jù)和函數(shù)。15私有類型成員在

6、關(guān)鍵字 private 后面聲明，只允許本類 中的函數(shù)訪問(wèn)，而類外部的任何函數(shù)都不 能訪問(wèn)。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。16保護(hù)類型與 private類似，其差別表現(xiàn)在繼承與派生時(shí)對(duì)派生類的影響不同， 第七章講。17類和對(duì)象類的成員class Clock 成員函數(shù) public:void SetTime(intNewH,intNewM,intNewS);void ShowTime （ ）; private: int Hour, Minute, Second; ;成員數(shù)據(jù)18voidClock:Minute=NewM;SetTime(int Second

7、=NewS;NewH, int voidNewM, intClock:NewS) Hour=NewH;ShowTime （） cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second; 成員數(shù)據(jù)與一般的變量聲明相同，但需要將它放在類的聲明體中。20成員函數(shù)在類中說(shuō)明原形，可以在類外給出函數(shù)體實(shí)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)21類和對(duì)象內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)為了提高運(yùn)行時(shí)的效率， 對(duì)于較簡(jiǎn)單 的函數(shù)

8、可以聲明為內(nèi)聯(lián)形式。 內(nèi)聯(lián)函數(shù)體中不要有復(fù)雜結(jié)構(gòu) （如循 環(huán)語(yǔ)句和 switch 語(yǔ)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。22類和對(duì)象內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例 ( 一 )classPointpublic:voidInit(intinitX,intinitY) X=initX;Y=initY;int GetX（ ） returnX;int GetY（ ） returnY;private:intX,Y;23類和對(duì)象內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例 ( 二 )classPointpublic:voidInit(intinitX,intinitY);int Get

9、X（ ）； intGetY（ ）； private: int X,Y; ;24inlinevoidPoint: Init(intinitX,intinitY)X=initX; Y=initY; inlineint Point:GetX（ ） return X; inline int Point:GetY（ ） returnY; 類和對(duì)象對(duì)象類的對(duì)象是該類的某一特定實(shí)體，即類 類型的變量。 聲明形式： 類名 對(duì)象名；例： Clock myClock;26類和對(duì)象類中成員的訪問(wèn)方式類中成員互訪? 直接使用成員名類外訪問(wèn)? 使用“對(duì)象名 . 成員名”方式訪問(wèn) public 屬性的成員27類和對(duì)象例

10、4-1 類的應(yīng)用舉例#include<iostream.h> class Clock ./類的聲明略 /.類的實(shí)現(xiàn)略 void main(void) Clock myClock; myClock.SetTime(8,30, 30); myClock.ShowTime （ ）; 28構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)的作用是在對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)使 用特定的值構(gòu)造對(duì)象， 或者說(shuō)將對(duì)象 初始化為一個(gè)特定的狀態(tài)。 在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用。 如果程序中未聲明， 則系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生 出一個(gè)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)29構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)舉例class

11、Clock public:Clock (intNewH,intNewM,intNewS);/ 構(gòu)造函數(shù) voidSetTime(int NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime （ ） ; private: int Hour,Minute,Second; ;30構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：Clock:Clock(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=H;Minute=M; Second=S; 建立對(duì)象時(shí)構(gòu)造函數(shù)的作用：voidmain（ ） Clockc (0,0,0); /隱含調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，將初始值作為實(shí)參。c.ShowTime （

12、 ）; 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)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(duì)象引用。 class類名 public :類名（形參）；/ 構(gòu)造函數(shù) 類名（類名 & 對(duì)象名）； / 拷貝構(gòu)造函數(shù) . ； 類名 : 類名（類名 & 對(duì)象名） / 拷貝構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn) 函數(shù)體 32構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)例 4-2 拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例class Point public: Point(int xx=0,int yy=0)X=xx; Y=yy; Point(Point& p); int GetX （ ） return Y; private: int X,Y; ;（ ）retur

13、n X; int GetY33Point:Point(Point&p)X=p.X;Y=p.Y;cout<<"拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用"<<endl; 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)例 4-2 拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例當(dāng)用類的一個(gè)對(duì)象去初始化該類的另一個(gè)值。對(duì)象時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用它實(shí)現(xiàn)拷貝賦void main(void) Point A(1,2); Point B(A); /拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用cout<<B.GetX（ ）<<endl; 35構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例 ( 例 4-2)若函數(shù)的形參為類對(duì)象，調(diào)用函數(shù)時(shí)，實(shí)參賦值給形參， 系統(tǒng)自

14、動(dòng)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：void fun1(Point p) cout<<p.GetX（ ）<<endl; void main（ ） PointA(1,2); fun1(A); /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)36構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例 ( 例 4-2)當(dāng)函數(shù)的返回值是類對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用2（ ） Point A(1,拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：Point fun2); return A; /調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù) void main（ ） Point B; B=fun2（）;37構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(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(gè)拷貝構(gòu)造

15、 函數(shù)。這個(gè)構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的功能是：用作為初 始值的對(duì)象的每個(gè)數(shù)據(jù)成員的值，初始化 將要建立的對(duì)象的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)成員。38構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)完成對(duì)象被刪除前的一些清理工作。 在對(duì)象的生存期結(jié)束的時(shí)刻系統(tǒng)自動(dòng)調(diào) 用它，然后再釋放此對(duì)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(dòng)產(chǎn)生一個(gè)缺省的析構(gòu)函數(shù)。39構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)舉例#include<iostream.h> class Point public: Point(int xx,int yy); Point （ ） ; /. 其它函數(shù)原形 private: int X,int Y; ; 40Poin

16、t:Point(intxx,intyy) X=xx; Y=yy; Point:Point（ ） /.其它函數(shù)的實(shí)現(xiàn)略例 4-3 類的應(yīng)用舉例一圓型游泳池如圖所示， 現(xiàn)在需在其周圍建 一圓型過(guò)道，并在其四周圍上柵欄。柵欄價(jià)格為 35 元 / 米，過(guò)道造價(jià)為 20 元 / 平方米。過(guò)道寬度為 3 米，游泳池半徑由鍵盤輸入。要求編程計(jì)算并輸 出過(guò)道和柵欄的造價(jià)。過(guò)道 游泳池42#include <iostream.h> const float PI =3.14159; const floatFencePrice = 35; const floatConcretePrice/ 聲明類Cir

17、cle及其數(shù)據(jù)和方法class Circle private: float radius;public: Circle(float r); /構(gòu)造函數(shù)float Circumference（ ） const; /圓周長(zhǎng) float Area（ ） const; /= 20;圓面積;/類的實(shí)現(xiàn) /構(gòu)造函數(shù)初始化數(shù)據(jù)成員radius Circle:Circle(float r)radius=r/計(jì)算 圓的 周長(zhǎng)floatCircle:Circumference（） return2 * PI * radius; /計(jì)算圓的面積 floatCircle:Area（ ）constconst return

18、 PI * radius * radius;void main（ ） float radius; float FenceCost, ConcreteCost;/提示用戶輸入半徑cout<<"Enterthe radiusof the pool:" cin>>radius;/ 聲明 Circle 對(duì)象 Circle Pool(radius); Circle PoolRim(radius + 3);/計(jì) 算 柵 欄 造價(jià) 并 輸 出FenceCost = PoolRim.Circumference（）*FencePrice; cout <<

19、"Fencing Cost is￥ " << FenceCost << endl; /計(jì)算過(guò) 道 造 價(jià) 并 輸 出ConcreteCost=(PoolRim.Area（）-Pool.Area（ ） )*ConcretePrice; cout << "Concrete Cost is￥ " << ConcreteCost <<endl; 運(yùn)行結(jié)果 Enter the radius of the pool: 10 Fencing Cost is￥2858.85 Concrete Cost is￥4

20、335.39類的組合組合的概念類中的成員數(shù)據(jù)是另一個(gè)類的對(duì)象。 可以在已有的抽象的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜 的抽象。47類的組合舉例class Point private:floatx,y;/ 點(diǎn)的坐標(biāo) public:Point(floath,floatv); /構(gòu)造函數(shù) float GetX(void); /取 X 坐標(biāo) float GetY(void); /取 Y坐標(biāo) void Draw(void); /在(x,y)處畫點(diǎn) ; /.函數(shù)的實(shí)現(xiàn)略48class Line private: point p1,p2; /線段的兩個(gè)端點(diǎn)public: Line(Pointa,Point b); /構(gòu)造函數(shù)

21、 Void Draw(void); /畫出線段 ; /.函數(shù)的實(shí)現(xiàn)略類的組合類組合的構(gòu)造函數(shù)設(shè)計(jì)原則：不僅要負(fù)責(zé)對(duì)本類中的基本類型成員數(shù)據(jù)賦初值，也要對(duì)對(duì)象成員初始化。 聲明形式：類名 : 類名 ( 對(duì)象成員所需的形參，本類成員形參) ：對(duì)象 1( 參數(shù) ) ，對(duì)象 2( 參數(shù) ) ， . 本類初始化 50類的組合類組合的構(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(duì)象 的構(gòu)造函數(shù)（按內(nèi)嵌時(shí)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(wú)形參的） ， 則內(nèi)嵌對(duì)象的初始化也將調(diào)用相應(yīng)的 缺省構(gòu)造函數(shù)。51類的組合類的組合舉例（二）cl

22、ass Part /部件類 public: Part（ ） ; Part(int i); Part（ ） ; voidPrint（ ）; private: int val; ;52classWhole public:Whole（ ）; Whole(inti,intj,intk);Whole（）;void Print（ ）; private: Part one; Part two; int date; ;Whole:Whole （）date=0;Whole:Whole(inti,intj,intk):two(i),one(j),date(k) /.其它函數(shù)的實(shí)現(xiàn)略前向引用聲明類應(yīng)該先聲明， 后使

23、用 如果需要在某個(gè)類的聲明之前， 引用該 類，則應(yīng)進(jìn)行前向引用聲明。 前向引用聲明只為程序引入一個(gè)標(biāo)識(shí)符， 但具體聲明在其它地方。55前向引用聲明舉例class B; / 前向引用聲明 classA public:void f(B b); class B public:void g(A a); ;56類 模 板聲明及用途template <模板參數(shù)表 > 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(yù)定義的和用戶自定義的） 。 例：講義例4.557類 模 板例 4-4 類模板應(yīng)用舉例

24、#include <iostream.h> #include <stdlib.h> /結(jié)構(gòu)體 Student struct Student int id; /學(xué)號(hào) floatgpa; /平均分 ;58template <class T> /類模板：實(shí)現(xiàn)對(duì)任意類型數(shù)據(jù)進(jìn)行存取class Store private: T item; /用于存放任意類型的數(shù)據(jù)int haveValue; /用于標(biāo)記 item 是否已被存入內(nèi)容 public: Store(void); / 缺省形式（無(wú)形參）的構(gòu)造函數(shù) T GetElem(void); /提取數(shù)據(jù)函數(shù) void PutElem(T x); /存入數(shù)據(jù)函數(shù) ; / 缺 省 形 式 構(gòu) 造 函 數(shù) 的 實(shí) 現(xiàn) template <class T> Store<T>:Store(void): haveValue(0) template<class T> /提取數(shù)據(jù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)