!第2章 類和對象的特性

1、第第2 2章章 類和對象的特性類和對象的特性1第第2 2章章 類和對象的特性類和對象的特性2.1 2.1 面向對象程序設計方法概述面向對象程序設計方法概述2 2.2 .2 類的聲明和對象的定義類的聲明和對象的定義2 2.3 .3 類的成員函數(shù)類的成員函數(shù)2 2.4 .4 對象成員的引用對象成員的引用2 2. .5 5 類和對象的簡單應用舉例類和對象的簡單應用舉例2 2. .6 6 類的封裝性和信息隱蔽類的封裝性和信息隱蔽22 2.1 .1 面向對象程序設計方法概述面向對象程序設計方法概述vC+C+是是基于過程基于過程和和面向對象面向對象的混合型語言。的混合型語言。v基于過程基于過程的程序是由一

2、個個的程序是由一個個函數(shù)函數(shù)組成的，組成的，面向面向對象對象的程序是由一個個的程序是由一個個類類和和對象對象組成的。組成的。v面向對象程序設計的面向對象程序設計的主要特點主要特點：抽象抽象封裝封裝繼承繼承多態(tài)多態(tài)31. 1. 對象對象 客觀世界中任何一個事物都可以看做一個對象客觀世界中任何一個事物都可以看做一個對象班級班級對象對象 靜態(tài)靜態(tài)特征特征( () )：所屬的系和專業(yè)、班級的人數(shù)，：所屬的系和專業(yè)、班級的人數(shù)，所住的宿舍等；所住的宿舍等； 動態(tài)動態(tài)特特征征( () )：上課、開會、體育比賽等。：上課、開會、體育比賽等。人人對象對象 靜態(tài)靜態(tài)特征特征( () )：性別、年齡、身高、體重等

3、；：性別、年齡、身高、體重等； 動態(tài)動態(tài)特征特征( () )：起床、吃飯、運動、睡覺等。：起床、吃飯、運動、睡覺等。 4客觀世界客觀世界靜態(tài)特征靜態(tài)特征( () )動態(tài)特征動態(tài)特征( () )對象對象C+C+對象對象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)函數(shù)函數(shù)( (方法方法method)method)消息消息觸發(fā)行為觸發(fā)行為調用函數(shù)調用函數(shù)52. 2. 封裝與信息隱蔽封裝與信息隱蔽 封裝封裝將有關的將有關的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和操作代碼（函數(shù)）操作代碼（函數(shù)）封裝封裝在一個在一個對象中對象中，形成一個基本單位，各個對象之間相，形成一個基本單位，各個對象之間相對獨立，互不干擾。對獨立，互不干擾。 信息隱蔽信息隱蔽將對象中封裝的將對象

4、中封裝的部分信息對外隱蔽部分信息對外隱蔽，只留下少，只留下少量量接口接口( (函數(shù)函數(shù)) )與外界聯(lián)系與外界聯(lián)系，這種做法稱為，這種做法稱為信息信息隱蔽隱蔽( (imformation hiding)imformation hiding)。信息隱蔽信息隱蔽有利于數(shù)據(jù)安全有利于數(shù)據(jù)安全，防止無關的人了解，防止無關的人了解和修改數(shù)據(jù)。和修改數(shù)據(jù)。63. 3. 抽象抽象 當各對象有當各對象有相同的屬性和行為相同的屬性和行為時，可以將它們時，可以將它們抽象為一種類型抽象為一種類型，在，在C+C+中，這種類型就稱為中，這種類型就稱為“類類( (class)”class)”。例如：可將所有的人對象抽象為例

5、如：可將所有的人對象抽象為人類人類。例如：例如：C C和和C+C+中的中的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型就是對一批具體就是對一批具體 的的數(shù)數(shù)的抽象。的抽象。 類是對象的抽象，而對象則是類的特例。類是對象的抽象，而對象則是類的特例。74. 4. 繼承與重用繼承與重用 “馬馬”是是父類父類，或稱為，或稱為基類基類，“母馬母馬”是從是從“馬馬”派派生出來的，稱為生出來的，稱為子類子類或或派生類派生類。 采用采用繼承繼承的方法可以很方便地的方法可以很方便地利用一個已有的類建立利用一個已有的類建立一個新的類一個新的類。這就是常說的。這就是常說的“軟件重用軟件重用”(”(software software reusa

6、bility) reusability) 的思想。的思想。已建立了已建立了 馬馬 類類 馬類馬類 屬性：屬性：年齡年齡、身高身高、顏色顏色 行為：行為：吃草吃草、奔跑奔跑 ；現(xiàn)在要建立現(xiàn)在要建立 母馬母馬 類類 母馬類母馬類 行為：行為：下崽下崽 ；: : 繼承繼承馬類馬類85. 5. 多態(tài)性多態(tài)性 在在C+C+中，中，多態(tài)性多態(tài)性( (polymorphism)polymorphism)是指：是指： 由由繼繼承承而產生的而產生的不同的子類不同的子類，其對象其對象對對同一消息同一消息會會作出作出不同的響應不同的響應。文件文件( (父類父類) ).txt.txt文本文本文件文件( (子類子類)

7、).exe.exe可執(zhí)行可執(zhí)行文件文件( (子類子類) )雙擊雙擊( (消息消息) )啟動文本編輯器啟動文本編輯器并打開該文件并打開該文件行為行為執(zhí)行此程序執(zhí)行此程序96. 6. 面向對象程序設計的任務面向對象程序設計的任務 一、一、設計所需的各種類和對象設計所需的各種類和對象，即決定把哪些數(shù)，即決定把哪些數(shù)據(jù)和操作據(jù)和操作封裝封裝在一起；在一起； 二、考慮二、考慮怎樣向有關對象發(fā)送消息（怎樣向有關對象發(fā)送消息（調用對象的調用對象的函數(shù)函數(shù)），以完成所需的任務。，以完成所需的任務。102.2 2.2 類的聲明和對象的定義類的聲明和對象的定義 與與結構體類型結構體類型類似，在類似，在C+C+中也

8、是中也是先聲明一個類先聲明一個類類型，然后用它去類型，然后用它去定義定義若干個若干個類類類型的類型的對象對象。對對象象就是就是類類類型的一個類型的一個變量變量。 類的分類類的分類用戶自己聲明的類。用戶自己聲明的類。C+C+向用戶提供的向用戶提供的類庫類庫中的類：需卷入頭文件中的類：需卷入頭文件 類類是是抽象抽象的，的，不占用內存不占用內存，而，而對象對象是是具體具體的，的，占占用存儲空間用存儲空間。11一、聲明類類型一、聲明類類型class class 類名類名 privateprivate : : 成員數(shù)據(jù)成員數(shù)據(jù); ; 成員函數(shù)；成員函數(shù)； public : public : 成員數(shù)據(jù)成員

9、數(shù)據(jù); ; 成員函數(shù)；成員函數(shù)； protected: protected: 成員數(shù)據(jù)成員數(shù)據(jù); ; 成員函數(shù)；成員函數(shù)； ; ;關鍵字關鍵字類名類名私有的私有的公有的公有的保護的保護的分號不能少分號不能少classclass Student Student /聲明類類型聲明類類型 privateprivate: : /聲明以下部分為私有的聲明以下部分為私有的 int num;int num; /學號學號 char name20; char name20; /姓名姓名 char sex; char sex; /性別性別 publicpublic: : /聲明以下部分為公用的聲明以下部分為公用的

10、 void display( ) void display( ) coutcout num:num: numendl;numendl; coutcout name:name: nameendl;nameendl; coutcout sex:sex: sexendl; sexendl; ; ;類類體體可全局聲明或局部聲明可全局聲明或局部聲明12說明：說明：1. 1. 訪問限定符訪問限定符 privateprivate（私有的）（私有的）成員成員：只能被只能被類內類內函數(shù)或函數(shù)或友元友元函數(shù)使用函數(shù)使用 publicpublic（公有的）成員：（公有的）成員：類內類內、類外類外均可使用均可使用 p

11、rotectedprotected（保護的）成員：（保護的）成員：能被能被類內類內、子類子類函數(shù)或函數(shù)或友元函數(shù)友元函數(shù)使用使用成員數(shù)據(jù)、成員函數(shù)成員數(shù)據(jù)、成員函數(shù)132. 2.一旦使用了訪問限定符，一旦使用了訪問限定符，該限定符一直有效，該限定符一直有效，直到直到出現(xiàn)出現(xiàn)另一個訪問限定符另一個訪問限定符或或類體結束類體結束為止。為止。3. 3.在聲明類類型時，在聲明類類型時，各訪問限定部分無先后次序各訪問限定部分無先后次序?，F(xiàn)在現(xiàn)在的的C+C+程序程序多數(shù)先寫多數(shù)先寫publicpublic部分部分，后寫后寫privateprivate部分部分，可使用戶將注意力集中在能被外，可使用戶將注意力

12、集中在能被外界調用的成員上，使閱讀者的思路更清晰一些。界調用的成員上，使閱讀者的思路更清晰一些。4. 4.每一個每一個限定符在類體中可使用多次限定符在類體中可使用多次。但是為了。但是為了使程序清晰，使使程序清晰，使每一種成員訪問限定符在類定每一種成員訪問限定符在類定義體中只出現(xiàn)一次義體中只出現(xiàn)一次。5. 5.如果未加說明，類中成員如果未加說明，類中成員默認默認的訪問權限是的訪問權限是privateprivate，即私有的。，即私有的。146. 6.類只是聲明了一種類型（模板），所以類只是聲明了一種類型（模板），所以類中類中的任何成員數(shù)據(jù)均的任何成員數(shù)據(jù)均不能不能使用關鍵字使用關鍵字extern

13、extern，autoauto或或registerregister限定其存儲類別限定其存儲類別(static(static除外除外) )。7. 7.在聲明類時，在聲明類時，并不為類分配存儲空間并不為類分配存儲空間，所以，所以，在聲明類中的數(shù)據(jù)成員時，在聲明類中的數(shù)據(jù)成員時，不能對其初始不能對其初始化化。 class Test class Test int x int x=5=5, y, y=6=6; ; /不允許初始化不允許初始化 externextern float x; float x; /不允許限定存儲類別不允許限定存儲類別 ; ;15二、二、 定義對象的方法定義對象的方法1. 1. 先

14、聲明類類型，先聲明類類型，然后再定義對象然后再定義對象 class A class A ; ; A A a1, a2; a1, a2; void main(void) void main(void) A a3, a4; A a3, a4; 2. 2. 在聲明類類型在聲明類類型的同時定義對象的同時定義對象 class A class A a1,a2a1,a2; ;類名可以省略類名可以省略定義全局對象定義全局對象定義局部對象定義局部對象16三、類和結構體類型的異同三、類和結構體類型的異同 C+C+允許用允許用structstruct來聲明一個類類型來聲明一個類類型。 結構體結構體類型與類型與類類的

15、的唯一的區(qū)別唯一的區(qū)別在于：在于：在在類類中，其成員的中，其成員的缺省訪問權限缺省訪問權限是是私有私有的；的；在在結構體結構體類型中，其成員的類型中，其成員的缺省訪問權限缺省訪問權限是是公有公有的。的。 172.3 2.3 類的成員函數(shù)類的成員函數(shù) 類的類的成員函數(shù)成員函數(shù)( (簡稱簡稱類函數(shù)類函數(shù)) )的作用和用法的作用和用法和普和普通函數(shù)基本一樣通函數(shù)基本一樣，只是它屬于一個類。，只是它屬于一個類。 一般將需要被外界調用的成員函數(shù)指定為一般將需要被外界調用的成員函數(shù)指定為publicpublic，它們是類的它們是類的對外接口對外接口。 成員函數(shù)成員函數(shù)可在類體中定義可在類體中定義，也可，也

16、可在類體中在類體中只寫只寫成員函數(shù)的成員函數(shù)的聲明聲明，而，而在類外進行函數(shù)定義在類外進行函數(shù)定義。18class class A A float x, y; float x, y; /默認為默認為privateprivate publicpublic: : void Setxy(float a, float b)void Setxy(float a, float b) x=a; y=b; x=a; y=b; /在類體中定義成員函數(shù)在類體中定義成員函數(shù) void Print( ) void Print( ) coutxtyendl; coutxtyendl; ; ;例：在類體中定義成員函數(shù)例：

17、在類體中定義成員函數(shù)19class Aclass A float x, y; float x, y; public: public: void Setxy(float a,float b)void Setxy(float a,float b)； void Print( )void Print( )；; ;void Setxy(float a,float b)void Setxy(float a,float b) x=a; y=b; x=a; y=b; void void Print( )Print( ) coutxtyendl; coutxtyendl; 在類體內在類體內聲明聲明成員函數(shù)成員函

18、數(shù)在類體外在類體外定義定義成員函數(shù)成員函數(shù)例：在類內聲明、類外定義成員函數(shù)例：在類內聲明、類外定義成員函數(shù)函數(shù)名之前要加函數(shù)名之前要加類名類名和和域運算符域運算符多于多于3 3行的函數(shù)，一般在類內聲明，在類外定義。行的函數(shù)，一般在類內聲明，在類外定義。A:A:A:A:20 inline inline 成員函數(shù)（內聯(lián)成員函數(shù)）成員函數(shù)（內聯(lián)成員函數(shù)） 在類中直接定義的成員函數(shù)在類中直接定義的成員函數(shù)在編譯時作為在編譯時作為內聯(lián)內聯(lián)函數(shù)函數(shù)來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 在在類內說明類內說明函數(shù)，函數(shù)，在類外定義時，在成員函數(shù)在類外定義時，在成員函數(shù)的的定義定義前面加上關鍵字前面加上關鍵字inlineinlin

19、e。21class Aclass A float x, y; float x, y; public: public: void Setxy(float a, float b)void Setxy(float a, float b) x=a; y=b; x=a; y=b; void Print( ) void Print( )；; ;inline inline void void A:A:Print( )Print( ) coutxtyendl; coutxtyhourminutesec;cinhourminutesec; ; ;執(zhí)行執(zhí)行coutcoutsizeof(Time)sizeof(Ti

20、me)endl;endl; 輸出的值是輸出的值是_。1212242.4 2.4 對象成員的引用對象成員的引用 訪問對象中的成員可以有訪問對象中的成員可以有3 3種方法：種方法： 通過通過對象名對象名和和成員運算符成員運算符“.”“.”訪問對象訪問對象中的成員中的成員; ;通過指向對象的通過指向對象的指針指針訪問對象中的成員訪問對象中的成員; ;通過通過對象的引用變量對象的引用變量訪問對象中的成員。訪問對象中的成員。25一、通過對象名和成員運算符訪問對象中的成員一、通過對象名和成員運算符訪問對象中的成員 一般形式為：一般形式為：對象名對象名. .成員名成員名class class A A flo

21、atfloat x,y; x,y; /一般數(shù)據(jù)為私有的一般數(shù)據(jù)為私有的public: public: voidvoid Setxy( Setxy( floatfloat a, a, floatfloat b ) x=a; y=b; b ) x=a; y=b; floatfloat Getx( ) Getx( ) return return x; x; float float Gety( ) Gety( ) return return y; y; ; ;voidvoid main( ) main( ) A a1;A a1; /定義對象定義對象 float x1, y1; float x1, y1

22、; a1.x=2.5; a1.y=5.6; a1.x=2.5; a1.y=5.6; /為私有成員數(shù)據(jù)賦值為私有成員數(shù)據(jù)賦值 x1=a1.Getx(); y1=a1.Gety(); x1=a1.Getx(); y1=a1.Gety();/內聯(lián)函數(shù)，作置換內聯(lián)函數(shù)，作置換 coutx1ty1endl; coutx1ty1endl; a1a1y yx x2.52.55.65.6Setxy(2.5, 5.6);Setxy(2.5, 5.6);a1.Setxy(2.5 , 5.6); a1.Setxy(2.5 , 5.6); 必須通過類內必須通過類內公有函公有函數(shù)數(shù)訪問私有成員數(shù)據(jù)訪問私有成員數(shù)據(jù)非法，

23、私有成員不能非法，私有成員不能在類外直接訪問在類外直接訪問x1x1y1y12.52.55.65.6不能直接調用成員函數(shù)不能直接調用成員函數(shù)26說明說明：1. 1.同類型同類型的的對象之間可以整體賦值對象之間可以整體賦值，相當于相當于成員數(shù)據(jù)成員數(shù)據(jù)間相互賦值，與成員數(shù)據(jù)的訪問權限無關。間相互賦值，與成員數(shù)據(jù)的訪問權限無關。void main( )void main( ) A a1, a2; A a1, a2; a1.Setxy(2.0, 5.0); a1.Setxy(2.0, 5.0); /為為私有私有成員數(shù)據(jù)賦值成員數(shù)據(jù)賦值 a2=a1; a2=a1;/同類型同類型的對象之間可以賦值的對象之

24、間可以賦值 cout couta2.Getx()a2.Getx()tta2.Gety()a2.Gety()endl;endl; 2.02.05.05.0a2a2y yx xa1a1y yx x2.02.05.05.027a1a1y yx x2. 2. 可通過可通過指針變量指針變量訪問私有成員數(shù)據(jù)。訪問私有成員數(shù)據(jù)。class A class A float x,y; float x,y; public: public: void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void G

25、etxy(float void Getxy(float * *px,float px,float * *py );py ); ; ;void void A:A:Getxy(float Getxy(float * *px, float px, float * *py ) py ) * *px= x; px= x; * *py=y; py=y; void main( )void main( ) A a1; A a1; /定義對象定義對象 float x1, y1; float x1, y1; a1.Setxy(2.0 , 5.0); a1.Setxy(2.0 , 5.0); a1.Getxy( a

26、1.Getxy(&x1&x1, , &y1&y1); ); coutx1ty1endl; coutx1ty1endl; y1y1x1x1&x1&x1pxpx&y1&y1pypy2.02.05.05.02.02.05.05.028 3. 3.還可通過還可通過引用引用來訪問私有成員數(shù)據(jù)。來訪問私有成員數(shù)據(jù)。a1a1y yx xclass A class A float x,y; float x,y; public: public: void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Setxy(

27、 float a, float b ) x=a; y=b; void Getxy(float void Getxy(float & &px,float px,float & &py );py ); ; ;void Getxy(float void Getxy(float & &px,float px,float & &py ) px= x; py=y; py ) px= x; py=y; void main( )void main( ) A a1; A a1; /定義對象定義對象 float x1, y1; float x1, y

28、1; a1.Setxy(2.0 , 5.0); a1.Setxy(2.0 , 5.0); a1.Getxy( a1.Getxy(x1x1, , y1y1); ); coutx1ty1endl; coutx1ty1endl; y1y1x1x1pxpxpypy2.02.05.05.02.02.05.05.029編程編程: :1. 1.編寫三角形的類編寫三角形的類TriangleTriangle：1) 1)成員數(shù)據(jù)：成員數(shù)據(jù)： 三角形的邊長三角形的邊長a,b,ca,b,c；2) 2)成員函數(shù)：成員函數(shù)：SetSet：從鍵盤輸入從鍵盤輸入三條邊的值三條邊的值GetGet：取出三邊長的值：取出三邊長的值

29、PerimPerim：計算三角形的周長：計算三角形的周長AreaArea：計算三角形的面積：計算三角形的面積 p= p=周長周長/2/2； area=sqrt(p area=sqrt(p* *(p-a)(p-a)* *(p-b)(p-b)* *(p-c);(p-c);2. 2.編寫主程序編寫主程序mainmain1) 1)定義類的對象定義類的對象triltril；2) 2)從鍵盤輸入三條邊的從鍵盤輸入三條邊的值值; ;3) 3)取出三條邊的值給取出三條邊的值給x,y,z,x,y,z,并輸出三邊值；并輸出三邊值；4) 4)計算三角形的面積，計算三角形的面積，并輸出。并輸出。30#include

30、#includeclass Triangle /private: float a,b,c;/三邊長三邊長public: void Set() cinabc; void Get(float &x,float &y,float &z)x=a;y=b;z=c; float Perim()return (a+b+c); float Area()float p=Perim()/2;return(sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c);void main() Triangle tril;float x,y,z;tril.Set();tril.Get(x,y,z);cout

31、三角形的三邊長為：三角形的三邊長為：x,y,zendl;cout三角形面積為：三角形面積為：tril.Area() p-Setxy(2.0 , 5.0); Setxy(2.0 , 5.0); p-p-Getxy(Getxy(x1x1, , y1y1); ); coutx1ty1endl; coutx1ty1endl; /( (* *p)p).Getxy(x1, y1);.Getxy(x1, y1);/ / ( (* *p)p).Setxy(2.0, 5.0);.Setxy(2.0, 5.0);32三、通過對象的三、通過對象的引用變量引用變量來訪問對象中的成員來訪問對象中的成員class A c

32、lass A float x,y; float x,y; public: public: void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Getxy(float void Getxy(float & &px,float px,float & &py ) px= x; py=y; py ) px= x; py=y; ; ;void main( )void main( ) A a1, A a1,&a2=a1&a2=a1; ;

33、/a2/a2是是a1a1的別名，與的別名，與a1a1共享內存共享內存 float x1, y1; float x1, y1; a2. a2.Setxy(2.0 , 5.0); Setxy(2.0 , 5.0); a2.a2.Getxy(Getxy(x1x1, , y1y1); ); coutx1ty1endl; coutx1ty1endl; a1a1y yx x2.02.05.05.0a2a233類的嵌套（自學）類的嵌套（自學）class A class A class Bclass B int i, j; int i, j; public : public : void Setij(int

34、m, int n) i=m; j=n; void Setij(int m, int n) i=m; j=n; ; ; float x,y; float x,y;public: public: B b1,b2;B b1,b2; void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Setxy( float a, float b ) x=a; y=b; void Print(void) coutxtyendl; void Print(void) coutxtyendl; ; ;類類B B包含在類包含在類A A中中，為嵌套聲明，為嵌套聲明嵌套類的對象嵌套類的對象

35、1. 1.嵌套類的作用域在類嵌套類的作用域在類A A的定的定義結束時結束義結束時結束。2. 2.在類在類A A的定義中，并不為的定義中，并不為b1, b2b1, b2分配空間，分配空間，只有在定義只有在定義類類A A的對象時，才為嵌套類的對象時，才為嵌套類的對象分配空間的對象分配空間。34例例2.4 2.4 找出一個整型數(shù)組中的元素的最大值。找出一個整型數(shù)組中的元素的最大值。/arraymax.harraymax.hclassclass Array_max Array_max /聲明類聲明類 publicpublic: : /以下以下3 3行為成員函數(shù)原型聲明行為成員函數(shù)原型聲明 void s

36、et_value( ); void set_value( ); /對數(shù)組元素設置值對數(shù)組元素設置值 void max_value( ); void max_value( ); /找出數(shù)組中的最大元素找出數(shù)組中的最大元素 void show_value( ); void show_value( ); /輸出最大值輸出最大值privateprivate: : int array10; int array10; /整型數(shù)組整型數(shù)組 int max; int max; /max/max用來存放最大值用來存放最大值; ;2.5 2.5 類和對象的簡單應用舉例類和對象的簡單應用舉例/arraymax.cp

37、parraymax.cpp#include #include #include #include arraymax.harraymax.h void Array_max:void Array_max:show_valueshow_value( )( )/輸出最大值輸出最大值 coutmax=max; coutmax=max; 35void Array_maxvoid Array_max: :max_valuemax_value( )( )/找數(shù)組元素中的最大值找數(shù)組元素中的最大值 int i;int i; max=array0;max=array0; for (i=1;i10;i+)for (i=1;imaxarrayimax) ) max=arrayi;max=arrayi; /f1.cppf1.cpp