實(shí)驗(yàn)5 類和對象應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)5 類和對象的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握類定義的基本格式和類成員的訪問控制。2. 掌握對象定義和利用構(gòu)造函數(shù)對對象的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化的方法。3. 掌握成員函數(shù)的定義與使用。4. 理解并掌握靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員函數(shù)的使用方法。5. 理解友元函數(shù)的使用方法。二、知識要點(diǎn)1. 類的定義在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，類（class）就是對現(xiàn)實(shí)世界中抽象出的“類”的模擬描述，是用戶自己定義的數(shù)據(jù)類型，它的一般定義格式如下：class <類名> private: <私有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)> protected: <保護(hù)數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)> public: <公有數(shù)

2、據(jù)成員和成員函數(shù)><類中各個(gè)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)>說明：protected訪問控制符主要用在類的繼承中，后續(xù)課繼承中會(huì)講到2. 類成員的訪問控制類的成員訪問權(quán)限總體上可分為：公有的（public）、私有的（private）和保護(hù)的（protected）三類。若某個(gè)成員未作任何訪問權(quán)限聲明，則默認(rèn)為私有的。公有的成員用public來說明，這部分通常是一些操作（即成員函數(shù)），作為類與外界的接口，所有公有的成員可以在程序中的任何位置被訪問。私有的成員用private來說明，這部分通常是一些數(shù)據(jù)成員，這些成員用來描敘該類中對象的屬性的，只有成員函數(shù)或經(jīng)過特殊說明的函數(shù)（如友元函數(shù)）才可以引

3、用它們，它們是特意被用戶隱藏起來的部分，用戶在類外其他地方是無法訪問它們的。保護(hù)的成員用protected來說明，它的限定能力介于私有和公有之間，除了類本身的成員函數(shù)、友元函數(shù)可以訪問成員外，只有該類的派生類（子類）可以訪問。關(guān)鍵字public、private和protected被統(tǒng)稱為訪問權(quán)限修飾符或訪問控制修飾符。它們在類體（即一對花括號內(nèi)）出現(xiàn)的先后順序沒有要求，并且允許多次出現(xiàn)。3. 對象的定義C+規(guī)定：必須先定義類，然后定義對象，用類來定義對象在格式上與普通類型定義變量是完全相同的定義對象的一般形式： <類名> <對象名表>4. 對象成員的訪問方式對象成員訪問

4、的一般形式是： <對象名>.<數(shù)據(jù)成員名> 或者 <對象名>.<成員函數(shù)名>(<實(shí)參表>)5. 構(gòu)造函數(shù)的定義和分類構(gòu)造函數(shù)是類的一種特殊的成員函數(shù)，它的主要作用于是為對象分配空間和進(jìn)行初始化工作。除了具有一般成員函數(shù)的特征外，還具有以下一些特殊的性質(zhì)：（1） 構(gòu)造函數(shù)的名字必須與類名字相同；（2） 構(gòu)造函數(shù)可以有任意類型和任意個(gè)數(shù)的參數(shù)，所以構(gòu)造函數(shù)可以重載，但不能指定返回值類型；（3） 構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)體可以寫在類體內(nèi)，也可以寫在類體外；（4) 構(gòu)造函數(shù)被聲明為公有函數(shù)，但它不能像其他成員函數(shù)那樣被顯示的調(diào)用，而是在用類聲明對象的同

5、時(shí)被系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用。調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的一般形式是： 類名 對象名(參數(shù)表); 構(gòu)造函數(shù)分為4類，分別是普通構(gòu)造函數(shù)、默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)、有缺省參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制（拷貝）構(gòu)造函數(shù)。6. 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)是指沒有任何參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。如果在設(shè)計(jì)類時(shí)沒有定義構(gòu)造函數(shù)，C+編譯程序會(huì)自動(dòng)為該類建立一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。這個(gè)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)沒有任何形式參數(shù)，并且函數(shù)體為空。其格式如下：<類名>:<默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)名>() 按構(gòu)造函數(shù)規(guī)定，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)名與類名相同。默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)也可以由程序員直接定義在類體中。另外，如果構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)具有默認(rèn)值時(shí)，這樣的構(gòu)造函數(shù)被稱為有缺省參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。7. 拷

6、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)，用于依據(jù)已存在的對象建立一個(gè)新對象。其一般形式為：class T public: T(const T & 對象名);T:T(const T &對象名 ) 函數(shù)體 其中，T代表任何一個(gè)類的名字。const是一個(gè)類型修飾符，被它修飾的對象是不能被改變的常量拷貝構(gòu)造函數(shù)的拷貝分為淺拷貝和深拷貝。一般來說，只需淺拷貝時(shí)最好利用系統(tǒng)自動(dòng)生成的拷貝函數(shù)，這樣效率高。若需要在構(gòu)造函數(shù)中開辟新的內(nèi)存空間，則需要我們自己編寫這樣的構(gòu)造函數(shù)以完成深拷貝。拷貝構(gòu)造函數(shù)主要在下面3種情況中起到初始化作用。(1) 聲明語句中用一個(gè)對象初始化另外一個(gè)對象，例如：

7、Person student2 (student1);（2) 函數(shù)的參數(shù)是值參數(shù)時(shí)，若用對象作為函數(shù)實(shí)參傳遞給函數(shù)形參，這時(shí)需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。（3) 當(dāng)對象作為函數(shù)返回值時(shí)，如執(zhí)行return R 時(shí)，系統(tǒng)將用對象R來初始化一個(gè)匿名對象，這時(shí)需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。8. 析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)是類的一種特殊成員函數(shù)，其功能是用來釋放一個(gè)對象的內(nèi)存空間。它的功能與構(gòu)造函數(shù)正好相反析構(gòu)函數(shù)的特點(diǎn)如下：（1）析構(gòu)函數(shù)是成員函數(shù)，函數(shù)體可以寫在類體內(nèi)，也可以寫在類體外；（2）析構(gòu)函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù)，它的名字是在類名的前面加“”字符；（3）析構(gòu)函數(shù)沒有參數(shù)，沒有返回值，所以不能重載。在下面兩種情況下，析構(gòu)

8、函數(shù)會(huì)被自動(dòng)調(diào)用：A.當(dāng)一個(gè)對象的作用域結(jié)束時(shí)，該對象的析構(gòu)函數(shù)被自動(dòng)調(diào)用。B.當(dāng)一個(gè)對象是使用new運(yùn)算符被動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，那么在使用delete運(yùn)算符釋放它時(shí)，delete將會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。9. 重載成員函數(shù)構(gòu)造函數(shù)可以重載，而析構(gòu)函數(shù)不能重載，原因是構(gòu)造函數(shù)可以有參數(shù)，析構(gòu)函數(shù)不帶任何參數(shù)，所以無法重載。可以說，帶有不同類型和數(shù)量參數(shù)的成員函數(shù)都可以進(jìn)行重載。10. 子對象將一個(gè)類的對象作為另一個(gè)類的成員，該對象就被稱為子對象。在一個(gè)類中出現(xiàn)了子對象時(shí)，該類的構(gòu)造函數(shù)就要考慮子對象的初始化問題。在C+中，通常采用初始化列表的方法來初始化子對象。在初始化列表中可以包括對子對象的初始化及對類

9、中其他成員的初始化。11. 指向?qū)ο蟮闹羔樏總€(gè)對象在聲明后都會(huì)在內(nèi)存中占有一定的空間，就會(huì)有地址。因此，可以用指針變量來保存這個(gè)地址。指向?qū)ο蟮闹羔槪ㄗ兞浚┚褪怯糜诖娣艑ο蟮刂返淖兞俊Ｂ暶鲗ο笾羔樀囊话阈问綖椋?<類名>*<對象指針名>聲明對象指針的語法和聲明其他數(shù)據(jù)類型指針的語法相同。使用對象指針時(shí)，首先要把它指向一個(gè)已創(chuàng)建的對象，然后才能以“間接方式”訪問該對象。12. this指針this指針是一個(gè)隱含于每個(gè)類的成員函數(shù)中的特殊指針。該指針是一個(gè)指向正在操作的成員函數(shù)的對象。當(dāng)一個(gè)對象調(diào)用成員函數(shù)時(shí)，編譯程序先將對象的地址賦給this指針，然后調(diào)用成員函數(shù)。13.

10、 對象數(shù)組對象數(shù)組是指將對象作為數(shù)組元素的數(shù)組。該數(shù)組中若干個(gè)元素必須是同一個(gè)類的若干個(gè)對象。對象數(shù)組的定義、賦值和引用與普通數(shù)組一樣，只是數(shù)組的元素與普通數(shù)組不同，它是具有相同類的若干個(gè)對象。定義一個(gè)對象數(shù)組的一般形式是：<類名><數(shù)組名><數(shù)組長度>定義二維對象數(shù)組的一般形式是：<類名><數(shù)組名><第一維數(shù)組長度><第二維數(shù)組長度>14. 常對象如果在說明對象時(shí)用const修飾，則被說明的對象為常對象。常對象的數(shù)據(jù)成員值在對象的整個(gè)生命期內(nèi)不能改變，常對象的聲明形式如下：<類名>const<

11、;對象名>(初值); 或者 const<類名><對象名>(初值);在定義常對象時(shí)必須進(jìn)行初始化，而且常對象不能被更新。15. 常數(shù)據(jù)成員在類中使用關(guān)鍵字const來說明某個(gè)數(shù)據(jù)成員為常數(shù)據(jù)成員。如果在一個(gè)類中說明了常數(shù)據(jù)成員，那么構(gòu)造函數(shù)就只能通過初始化列表對該數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化，而任何其他函數(shù)都不能對該數(shù)據(jù)成員賦值。類的常數(shù)據(jù)成員即可以是常量也可以是常引用，由于必須初始化，因此，類中這些常數(shù)據(jù)成員必須也只能通過構(gòu)造函數(shù)的成員初始化列表來實(shí)現(xiàn)初始化工作。16. 常成員函數(shù)在類中使用關(guān)鍵字const說明的函數(shù)稱為常成員函數(shù)，它的一般說明形式是：<類型>&

12、lt;成員函數(shù)名><(參數(shù)表)>const;const是函數(shù)類型的一個(gè)組成部分，因此在函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分也要帶關(guān)鍵字const。關(guān)于常成員函數(shù)的說明：（1）常成員函數(shù)不能調(diào)用該類中的普通成員函數(shù)，因而也不能更新對象的數(shù)據(jù)成員；（2）如果將一個(gè)對象設(shè)為常對象，則該對象只能調(diào)用它的常成員函數(shù)，而不能調(diào)用普通的成員函數(shù)，這是C+在安全機(jī)制上的考慮。17. 常類型的函數(shù)參數(shù)傳遞將形參設(shè)置為const引用形參或const地址（指針）形參，這樣就可以保障安全快捷的傳遞對象了。將函數(shù)形參設(shè)為const型引用和指針的一般形式是：const<類型說明符>&<引用名>

13、const<類型說明符>*<指針變量名>18.靜態(tài)數(shù)據(jù)成員C+中同一個(gè)類定義多個(gè)對象時(shí)，每個(gè)對象都擁有各自的成員，而靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是類的所有對象中共享的成員，它不因?qū)ο蟮慕⒍a(chǎn)生，也不因?qū)ο蟮南Ф鴦h除，它是類定義的一部分，屬于整個(gè)類，即屬于所有對象。由于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員不專屬于任何一個(gè)具體對象，但任何一個(gè)對象在聲明前都需要它提前擁有一個(gè)值，因此C+規(guī)定：必須對類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化，并且它的初始化不能在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行。靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的方法一般采用如下形式：<類型><類名>:<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員>=<值>關(guān)于靜態(tài)數(shù)據(jù)成員初始化的

14、進(jìn)一步說明：(1) 初始化在類體外進(jìn)行，其前面不加static；(2) 初始化時(shí)不加該成員的訪問權(quán)限控制符private、public或protected；(3) 即使靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是私有的，也可以在類外有文件作用域的地方直接初始化，一般在類的定義之后馬上初始化。在引用公有的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員時(shí)采用下面的形式：<類名>:<靜態(tài)數(shù)據(jù)成員>19.靜態(tài)成員函數(shù)靜態(tài)成員函數(shù)的定義和其他成員函數(shù)相同。但它的特點(diǎn)與靜態(tài)數(shù)據(jù)成員類似，不專屬于任何一個(gè)對象，為整個(gè)類所共享。靜態(tài)成員函數(shù)的定義方法是在一般成員函數(shù)的定義前面加上static關(guān)鍵字。關(guān)于靜態(tài)成員函數(shù)的說明如下：(1) 調(diào)用靜態(tài)成員函

15、數(shù)的格式一般采用如下形式：<類名>:<靜態(tài)成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>);(2) 靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問靜態(tài)數(shù)據(jù)成員、其他靜態(tài)成員函數(shù)和類以外的函數(shù)與數(shù)據(jù)，不能訪問類中的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，因?yàn)榉庆o態(tài)數(shù)據(jù)成員只有對象存在時(shí)才有意義。(3) 靜態(tài)成員函數(shù)不能聲明為虛函數(shù)。20.友元友元是一種定義在類外部的普通函數(shù)或類，但它需要在類體內(nèi)聲明為“朋友”。友元的作用在于提高程序的運(yùn)行效率，但是從某種程度上講，它破壞了類的封裝性和隱藏性，使得非成員函數(shù)可以訪問類的私有成員，因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格限制使用。友元可以是一個(gè)函數(shù)，稱之為友元函數(shù)，它也可以是一個(gè)類，該類被稱為友元類。

16、下面分別介紹這兩種友元。(1) 友元函數(shù)為了與該類的成員函數(shù)加以區(qū)別，在類內(nèi)說明友元函數(shù)時(shí)需要在前面加上關(guān)鍵字friend。需要注意的是友元函數(shù)不是成員函數(shù)，但是它可以訪問類中的私有成員。定義友元函數(shù)的方式是在類定義中用關(guān)鍵字friend說明該函數(shù)，其格式如下：friend<類型><友元函數(shù)名>(<參數(shù)表>);說明：友元函數(shù)說明的位置可以在類中的任何位置，意義完全一樣。友元函數(shù)定義則必須在類的外部，一般與類的成員函數(shù)定義在一起。聲明類的友元函數(shù)的目的就是為普通函數(shù)提供直接方便的訪問該類的所有成員的權(quán)限。(2) 友元類友元也可以是一個(gè)類，即將一個(gè)類作為另一個(gè)類

17、的友元。當(dāng)一個(gè)類作為另一個(gè)類的友元時(shí)，意味著這個(gè)類的所有成員函數(shù)都是另一個(gè)類的友元函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟【實(shí)例1】定義一個(gè)關(guān)于日期的類，然后聲明對象，判斷該日期是否為閏年并輸出。#include <iostream>using namespace std;class TDatepublic :void SetDate(int y,int m,int d);int isLeapYear();void Print();private:int year,month,day;void TDate:SetDate(int y,int m,int d)year = y;month = m;d

18、ay = d;int TDate:isLeapYear()return (year%4=0&&year%100!=0) | (year%400=0);void TDate:Print()cout<<year<<"."<<month<<"."<<day<<endl;void main()TDate date1,date2;date1.SetDate(2004,5,4);date2.SetDate(2005,4,9);int leap = date1.isLeapYear

19、();date1.Print();if (leap = 1)cout<<"是閏年!"<<endl;elsecout<<"不是閏年!"<<endl;date2.Print();注意：（1）類定義的末尾有一個(gè)分號。（2）成員函數(shù)常采用在類內(nèi)聲明，在類外定義的方法。（3）體會(huì)類的定義方法以及類的成員函數(shù)的調(diào)用方法。（4）采用多文件的方式來實(shí)現(xiàn)該程序。將類定義放在頭文件中，將類的實(shí)現(xiàn)單獨(dú)放在一個(gè)實(shí)現(xiàn)文件中，并將主程序單獨(dú)放在一個(gè)實(shí)現(xiàn)文件中，如：/Lab5_1.h#include <iostream>cl

20、ass TDatepublic :void SetDate(int y,int m,int d);int isLeapYear();void Print();private:int year,month,day;/Lab5_1.cpp#include"Lab6_1.h"using namespace std;void TDate:SetDate(int y,int m,int d)year = y;month = m;day = d;int TDate:isLeapYear()return (year%4=0&&year%100!=0) | (year%40

21、0=0);void TDate:Print()cout<<year<<"."<<month<<"."<<day<<endl;/main.cpp#include"Lab8_1.h"void main()TDate date1,date2;date1.SetDate(2004,5,4);date2.SetDate(2005,4,9);int leap = date1.isLeapYear();date1.Print();if (leap = 1)cout<<

22、;"是閏年!"<<endl;elsecout<<"不是閏年!"<<endl;date2.Print();【實(shí)例2】編寫一個(gè)程序，定義一個(gè)日期時(shí)間類，并在類中定義構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。#include <iostream>using namespace std;class TDateTimepublic:TDateTime(int y,int m,int d,int h,int mi,int s);TDateTime();void Print();private:int year,month,day,hour,

23、minite,second;TDateTime:TDateTime(int y,int m,int d,int h,int mi,int s)year = y;month = m;day = d;hour = h;minite = mi;second = s;cout<<"Constructor called."<<endl;TDateTime:TDateTime()cout<<"Destructor called."<<endl;void TDateTime:Print()cout<<year

24、<<"/"<<month<<"/"<<day<<"/"<<hour<<":"<<minite<<":"<<second<<endl;void main()TDateTime Now(2007,10,31,9,30,35);cout<<"Now is "Now.Print();注意：（1）構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都沒有返回值。（2）構(gòu)造函數(shù)可

25、以有參數(shù)，析構(gòu)函數(shù)不可以有參數(shù)。（3）構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都是系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用的。（4）為類TDateTime增加一個(gè)無參構(gòu)造函數(shù)，并在主函數(shù)中進(jìn)行測試。（5）在（4）的基礎(chǔ)上，將有參構(gòu)造函數(shù)TDateTime(int y,int m,int d,int h,int mi,int s);改為有缺省參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)TDateTime(int y=2008,int m=8,int d=8,int h=24,int mi=0,int s=0);編譯程序，看一下有什么錯(cuò)誤提示信息？錯(cuò)誤的原因是什么？【實(shí)例3】拷貝構(gòu)造函數(shù)的使用。#include <iostream>#include <str

26、ing>using namespace std;class Personpublic:Person(char* pN);Person(Person &p);Person();private:char * pName;Person:Person(char *pN)cout<<"構(gòu)造函數(shù): "<<pN<<endl;pName = new charstrlen(pN)+1;strcpy(pName,pN);Person:Person(Person &p)cout<<"拷貝"<<p

27、.pName<<"到新的堆空間n"pName = new charstrlen(p.pName)+1+8;/8是字符串"Copy of "的長度strcpy(pName,"Copy of ");strcat(pName,p.pName);Person:Person()cout<<"析構(gòu)函數(shù): "<<pName<<endl;delete pName;void main()Person p1("Jack");Person p2(p1);/或者Perso

28、n p2=p1;【實(shí)例4】使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。#include <iostream>using namespace std;class Static_Myclass public : static int a;/靜態(tài)數(shù)據(jù)成員a;int Static_Myclass:a = 5;/初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)成員avoid main()Static_Myclass obj1,obj2;obj1.a = 10;/靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的引用方法一Static_Myclass:a = 20;/靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的引用方法二cout<<obj1.a<<endl;cout<<obj2.a

29、<<endl;cout<<Static_Myclass:a<<endl;本程序的運(yùn)行結(jié)果為：202020【實(shí)例5】使用靜態(tài)成員函數(shù)。#include <iostream>using namespace std;class Myclassprivate :static int b;public :int a;static void fun()/a=5;/靜態(tài)成員函數(shù)不能直接使用類內(nèi)的一般數(shù)據(jù)成員aint a = 5; /這是在該函數(shù)體內(nèi)的局部變量b = 7;/可直接使用類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員bcout<<"a="<<a<<" 類的靜態(tài)數(shù)據(jù)成員 b="<<b<<endl;int Myclass:b;/靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的初始化void main()Myclass:fun();/不必通過對象操作靜態(tài)成員函數(shù)即可使用Myclass obj;obj.a = 30;obj.fun();/通過對象操作靜態(tài)成員函數(shù)本程序的運(yùn)行