C++程序設(shè)計(jì)(自考4737)第2章

第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.1結(jié)構(gòu)的演化２.１.１結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的演變1.函數(shù)與數(shù)據(jù)共存C++允許結(jié)構(gòu)中定義函數(shù),成為成員函數(shù)在結(jié)構(gòu)中同時(shí)定義成員變量與成員函數(shù)使用格式:結(jié)構(gòu)對(duì)象.成員變量結(jié)構(gòu)對(duì)象.成員函數(shù)第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變1.函數(shù)與數(shù)據(jù)共存—結(jié)構(gòu)的定義structpoint{doublex,y;voidSetxy(doublea,doubleb){x=a;y=b;}voidDisplay(){cout<<x<<"\t"<<y<<endl;}};第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變1.函數(shù)與數(shù)據(jù)共存—結(jié)構(gòu)的定義structpoint{doublex,y;voidSetxy(doublea,doubleb){x=a;y=b;}voidDisplay(){cout<<x<<"\t"<<y<<endl;}};數(shù)據(jù)成員成員函數(shù)第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變1.函數(shù)與數(shù)據(jù)共存—結(jié)構(gòu)的定義第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變運(yùn)行結(jié)果第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變主函數(shù)完整程序修改后的程序第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2封裝假設(shè)定義結(jié)構(gòu)體時(shí)，使用了private關(guān)鍵字，那么產(chǎn)生封裝性使用了private關(guān)鍵字，那么產(chǎn)生封裝性第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2封裝在定義結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)使用了private那么產(chǎn)生封裝性，表示成員為私有的，只能在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部通過公有成員函數(shù)使用。假設(shè)未添加private那么表示默認(rèn)為public。類定義時(shí)默認(rèn)為private。第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.1.2使用構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)的對(duì)象在定義結(jié)構(gòu)時(shí)，與結(jié)構(gòu)同名的函數(shù)稱為構(gòu)造函數(shù)。假設(shè)定義的函數(shù)與某個(gè)已定義函數(shù)重名而參數(shù)類型或個(gè)數(shù)不同，那么稱為函數(shù)重載。2.1.2使用構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)的對(duì)象問題：那個(gè)函數(shù)是構(gòu)造函數(shù)？那個(gè)函數(shù)被重載了？結(jié)構(gòu)體的定義2.1.2使用構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)的對(duì)象注：構(gòu)造函數(shù)在定義結(jié)構(gòu)體對(duì)象時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，并根據(jù)是否初始化來自動(dòng)選擇所調(diào)用的構(gòu)造函數(shù)2.1.2使用構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)的對(duì)象調(diào)用無參構(gòu)造函數(shù)調(diào)用有參構(gòu)造函數(shù)為xy設(shè)置值顯示p1,p2的xy值2.1.2使用構(gòu)造函數(shù)初始化結(jié)構(gòu)的對(duì)象第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.2從結(jié)構(gòu)演化成一個(gè)簡(jiǎn)單的類將程序中struct替換為class即變?yōu)轭惖臉?biāo)準(zhǔn)定義形式第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.2從結(jié)構(gòu)演化成一個(gè)簡(jiǎn)單的類產(chǎn)生類對(duì)象p1,p2為對(duì)象的屬性賦值顯示對(duì)象屬性值第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.2從結(jié)構(gòu)演化成一個(gè)簡(jiǎn)單的類類圖的表示類名類屬性/成員變量類操作/成員函數(shù)第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.3面向過程和面向?qū)ο蠛?jiǎn)單了解對(duì)象的含義第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.3面向過程和面向?qū)ο蠛?jiǎn)單了解對(duì)象的含義第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.3面向過程和面向?qū)ο蠛?jiǎn)單了解對(duì)象的含義第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變面向過程的求解步驟給出三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算三邊長(zhǎng)，并輸出步驟：輸入x1,y1,x2,y2,x3,y3六個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算(x1，y1)和(x2，y2)距離計(jì)算(x1，y1)和(x2，y2)距離計(jì)算(x1，y1)和(x2，y2)距離輸出三個(gè)距離第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變面向?qū)ο蟮那蠼獠襟E給出三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算三邊長(zhǎng)，并輸出設(shè)計(jì)類將點(diǎn)設(shè)計(jì)為一個(gè)類，并提供相關(guān)的屬性和操作第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變面向?qū)ο蟮那蠼獠襟E給出三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算三邊長(zhǎng)，并輸出定義對(duì)象同時(shí)給出坐標(biāo)pointA(x1，y1)pointB(x2，y2)pointC(x3，y3)第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變面向?qū)ο蟮那蠼獠襟E給出三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算三邊長(zhǎng)，并輸出定義對(duì)象，然后獲取坐標(biāo)pointA;pointB;pointC;A.Getx();A.Gety();B.Getx();B.Gety();C.Getx();C.Gety();第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變面向?qū)ο蟮那蠼獠襟E給出三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算三邊長(zhǎng)，并輸出計(jì)算距離并輸出AB=A.GetLength(B);AC=A.GetLength(C);BC=B.GetLength(C);第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)2.4.1對(duì)象三要素：對(duì)象名，屬性，操作第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)2.4.1對(duì)象三要素：對(duì)象名，屬性，操作第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)2.4.2抽象和類面向?qū)ο蠊膭?lì)程序員以抽象的觀點(diǎn)看待程序，即程序是由一組抽象組成的。另一方面，我們又可以將一組對(duì)象的共同特征時(shí)一步抽象出來，從而形成"類"概念。

抽象是一種從一般的觀點(diǎn)看待事物的方法，它要求程序員集中于事物的本質(zhì)特征，而是具體細(xì)節(jié)或具體實(shí)現(xiàn)。面向?qū)ο蠊膭?lì)程序員以抽象的觀點(diǎn)看待程序，也就是說，程序是一組抽象的對(duì)象-類組成的〔嚴(yán)格講，C++程序不是這樣，在程序中還有像mail這樣的全局函數(shù)〕。程序員從一組對(duì)象為起點(diǎn)，抽取公共的行為將其放入到一個(gè)類中，這根本上是抽象分類的觀點(diǎn)，不同類的對(duì)象具有不同的行為。

類的概念來自于人們認(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)的過程。在這一程中，人們主要使用兩種方法：由特殊到一般的歸納法和由一般到特殊的演繹法。在歸納的過程中，我們從一個(gè)個(gè)具體的事物中把共同的特征抽取出來，形成一個(gè)一般的概念，這就是"歸類"；在演繹的過程中我們又把同類的事物，根據(jù)不同的特征分成不同的小類，這又是"分類"。對(duì)于一個(gè)具體的類，它有許多具體的個(gè)體，我們就管這些個(gè)體叫做"對(duì)象"。

舉個(gè)例子，"人"是一個(gè)類，具有"直立行走、會(huì)使用工具"等一些區(qū)別于其它事物的共同特征；而張三、李四、王五等一個(gè)個(gè)具體的人，就"人"這個(gè)類的一個(gè)個(gè)"對(duì)象"

第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)封裝在C++語言中，類是支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝的工具，對(duì)象是數(shù)據(jù)封裝的實(shí)現(xiàn)。按照面向?qū)ο蟮姆庋b原那么，一個(gè)對(duì)象的屬性和操作是緊密結(jié)合的，對(duì)象的屬性只能由這個(gè)對(duì)象的操作來存取。對(duì)象的操作分為內(nèi)部操作和外部操作。內(nèi)部操作只供對(duì)象內(nèi)部的其他操作使用，不對(duì)外提供。外部操作對(duì)外提供一個(gè)消息接口，通過這個(gè)接口接收對(duì)象外部的消息并為之提供操作〔效勞〕。對(duì)象內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的這種不可訪問性稱為信息〔數(shù)據(jù)〕隱藏。數(shù)據(jù)封裝給數(shù)據(jù)提供了與外界聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)接口。無論是誰，只有通過這些接口，使用標(biāo)準(zhǔn)的方式，才能訪問這些數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于程序員總是和接口打交道，他也就不必要了解數(shù)據(jù)的具體細(xì)節(jié)。簡(jiǎn)言之，封裝就是把對(duì)象的屬性和操作結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)單位，并盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。由此可見，封裝要求一個(gè)對(duì)象應(yīng)具備明確的功能，并具有接口以便和其他對(duì)象相互作用。同時(shí)，對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)〔代碼和數(shù)據(jù)〕是受保護(hù)的，外界不能訪問它們。封裝使得一個(gè)對(duì)象可以像一個(gè)部件一樣應(yīng)用在各種程序中，而不用擔(dān)憂對(duì)象的功能受到影響。數(shù)據(jù)封裝一方面使得程序員在設(shè)計(jì)程序時(shí)可以專注于自己的對(duì)象，同時(shí)也切斷了不同模塊之間數(shù)據(jù)的非法使用，減少了出錯(cuò)的可能性。在類中，封裝是通過存取權(quán)限實(shí)現(xiàn)的。例如將每個(gè)類的屬性和操作分為私有的和公有的兩種類型。對(duì)象的外部只能訪問對(duì)象的公有局部，不能直接訪問對(duì)象的私有局部。第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)2.4.4繼承對(duì)象的另一個(gè)特點(diǎn)是繼承。繼承是一個(gè)對(duì)象可以獲得另一個(gè)對(duì)象的特性的機(jī)制，它支持層次類這一概念。例如水果類包括香蕉、蘋果、橘子和菠蘿，而蘋果類又有香蕉蘋果、富士蘋果、國光蘋果、京帥蘋果等。通過繼承，低層的類只須定義特定于它的特征，而共享高層類中的特征。繼承具有重要的實(shí)際意義，它簡(jiǎn)化了人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和描述。例如我們知道蘋果是可以吃的，富士蘋果繼承了蘋果的特征，當(dāng)然也可以吃。再如我們認(rèn)識(shí)了輪船的特征之后，就知道客輪是輪船的特殊種類，它具有輪船的特征。當(dāng)研究客輪時(shí)，只要把精力用于發(fā)現(xiàn)和描述客輪獨(dú)有的那些特征即可。C++語言允許單繼承和多繼承。繼承是面向?qū)ο笳Z言的重要特性。一個(gè)類可以生成它的派生類，派生類還可以再生成它的派生類。派生類繼承了基類成員，另外它還可以定義自己的成員。繼承是實(shí)現(xiàn)抽象和共享的一種機(jī)制。第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.4C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)特點(diǎn)2.4.5多態(tài)性C++語言支持多態(tài)性。例如允許函數(shù)重載和運(yùn)算符重載；定義虛函數(shù)，通過它來支持動(dòng)態(tài)聯(lián)編等。函數(shù)的重載就是可以定義相同名字的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的功能。這種不同的對(duì)象可以調(diào)用相同名稱的函數(shù)，并導(dǎo)致完全不同的行為的現(xiàn)象稱為多態(tài)性。利用多態(tài)性，程序中只需進(jìn)行一般形式的函數(shù)調(diào)用，函數(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)留給接受函數(shù)調(diào)用的對(duì)象。這大大提高了我們解決復(fù)雜問題的能力。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，將兩個(gè)數(shù)“相加”，這兩個(gè)數(shù)可以是整數(shù)或?qū)崝?shù)，將“+”看作一個(gè)特殊函數(shù)，那么5+9和3.6+6.8都是使用“+”來完成兩個(gè)數(shù)相加的功能，這就是“+”表達(dá)的多態(tài)性。類的多態(tài)性更多的內(nèi)容，將留在后面章節(jié)討論，這里不再贅述。動(dòng)態(tài)聯(lián)編也是多態(tài)性的一個(gè)重要特征。第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.5使用類和對(duì)象使用string對(duì)象類名類的屬性用于存放字符串類的操作/方法/成員函數(shù)第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.5使用類和對(duì)象使用string對(duì)象該類是C++語言中的內(nèi)部預(yù)定義類，要在程序中使用該類時(shí)必須添加頭文件#inculude<string>第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變2.5使用類和對(duì)象使用string對(duì)象類的初始化：stringstr1=“A”；stringstr1=‘A’；stringstr1=‘AB’；stringstr1=“AB”；可以以數(shù)組的形式使用str1對(duì)象中的字符串str1[0]的值是？？？str1[1]的值是？？？使用string對(duì)象類的初始化：stringstr1(“hello,”)；stringstr2=“world”；可以以數(shù)組的形式使用str1對(duì)象中的字符串str1[0]的值是？？？str2[0]的值是？？？使用string對(duì)象使用string對(duì)象運(yùn)行結(jié)果使用string對(duì)象string對(duì)象允許使用+運(yùn)算使用string對(duì)象對(duì)象的方法(操作/成員函數(shù))：對(duì)象名.成員函數(shù)str1.size()String對(duì)象可使用+運(yùn)算Str1=str2+str3假設(shè)str2=“hello，”str3=“everyone”那么str1的結(jié)果是？？？使用string對(duì)象的成員函數(shù)成員函數(shù)使用格式：對(duì)象名.成員函數(shù)例如：str1.size()假設(shè)Str1=“everyone”Str1.size()值為：9使用string對(duì)象的成員函數(shù)成員函數(shù)使用格式：對(duì)象名.成員函數(shù)例如：str1.substr()假設(shè)Str1=“everyone”Str1.substr(3，3)值為：“one”C++中字符串中字符位置計(jì)數(shù)從0開始使用string對(duì)象的成員函數(shù)成員函數(shù)使用格式：對(duì)象名.成員函數(shù)例如：str1.substr()C++中字符串中字符位置計(jì)數(shù)從0開始使用string對(duì)象的成員函數(shù)成員函數(shù)使用格式：對(duì)象名.成員函數(shù)例如：str1.find(要查找的字符串，開始位置)結(jié)果為子串的位置C++中字符串中字符位置計(jì)數(shù)從0開始使用string對(duì)象的成員函數(shù)getline函數(shù)的使用功能：利用cin函數(shù)輸入一行字符串存入對(duì)象例如：getline〔cin，str1，“\n”〕使用string對(duì)象的成員函數(shù)getline函數(shù)的使用功能：利用cin函數(shù)輸入一行字符串存入對(duì)象例如：getline〔cin，str1，“\n”〕簡(jiǎn)單應(yīng)用：日期格式轉(zhuǎn)換使用complex對(duì)象complex類用于定義一個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)象使用時(shí)添加頭文件#include<complex>定義格式：complex<int>num1(1,2);使用對(duì)象小結(jié)使用標(biāo)準(zhǔn)類庫中的類時(shí)，須添加頭文件。使用string對(duì)象添加？？？頭文件？添加頭文件#include<string>并使用標(biāo)準(zhǔn)命名空間usingnamespacestd；使用對(duì)象小結(jié)使用標(biāo)準(zhǔn)類庫中的類時(shí)，須添加頭文件。定義對(duì)象方式同變量定義方式。定義對(duì)象時(shí)可對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化。inti；stringstr1；定義時(shí)初始化：inti=1；或inti〔1〕；stringstr1=“hello”；或stringstr1(“hello”)；使用對(duì)象小結(jié)使用標(biāo)準(zhǔn)類庫中的類時(shí)，須添加頭文件。定義對(duì)象方式同變量定義方式。同類的不同對(duì)象由對(duì)象名和屬性來區(qū)分。具有相同的成員函數(shù)。stringstr1=“hello”;stringstr2(“everyone”);Cout<<str1.size()<<endl;Cout<<str2.size()<<endl;使用對(duì)象小結(jié)不同類對(duì)象具有不同的成員函數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同操作。Complexnum1(1,2);Stringstr1(“hello”);Cout<<num1.real()<<endl;Cout<<str1.size<<endl;Cout<<str1<<endl;cout<<num1<<endl;使用對(duì)象小結(jié)使用標(biāo)準(zhǔn)類庫中的類時(shí)，須添加頭文件。定義對(duì)象方式同變量定義方式。定義對(duì)象時(shí)可對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化。同類的不同對(duì)象由對(duì)象屬性來區(qū)分。不同類對(duì)象具有不同的成員函數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同操作。類是具有相同特征和操作的對(duì)象的抽象。2.6string對(duì)象數(shù)組與泛型算法第節(jié)介紹的范型算法同樣適合string類，但string對(duì)象之間可以直接賦值，所以更為簡(jiǎn)單。需要注意的是，不要將節(jié)介紹的find函數(shù)與string本身的成員函數(shù)混淆。另外，string類還有一個(gè)swap成員函數(shù)，用來交換兩個(gè)對(duì)象的屬性。假設(shè)有兩個(gè)string類的對(duì)象str1和str2，下面兩種調(diào)用方式是等效的：

str1.swap(str2);str2.swap(str1);2.6string對(duì)象數(shù)組與泛型算法演示string對(duì)象的例子。#include<iostream>#include<string>#include<algorithm>usingnamespacestd;voidmain(){ stringstr1="wearehere!",str2=str1; reverse(&str1[0],&str1[0]+12);//字符串元素逆向 cout<<str1<<endl;//正向輸出逆向后的內(nèi)容 copy(&str1[0],&str1[0]+12,&str2[0]);//原樣拷貝到str2 cout<<str2<<endl;//正向輸出 reverse_copy(&str2[0],&str2[0]+12,ostream_iterator<char>(cout));//逆向輸出}這里使用str1初始化str2(與str2=str1等效)，是為了在保證復(fù)制時(shí),str2能有足夠的空間存儲(chǔ)str1。另外要注意ostream_iterator的數(shù)據(jù)類型是char，不是string。輸出結(jié)果如下:2.6string對(duì)象數(shù)組與泛型算法!ereheraew!ereheraewwearehere!string是系統(tǒng)提供的類,當(dāng)然就有其特殊性質(zhì)。其實(shí)，string類提供了一對(duì)用來指示其元素位置的根本成員函數(shù)：指示第一元素的begin()和指示結(jié)束的標(biāo)記end()。它們標(biāo)示要進(jìn)行迭代的元素空間。如果begin不等于end，算法便會(huì)首先作用于begin所指元素，并將begin前進(jìn)一個(gè)位置，然后作用于當(dāng)前的begin所指元素身上，如此繼續(xù)進(jìn)行，直到begin等于end為止，所以它們是元素存在的半開區(qū)間[begin，end〕。2.6string對(duì)象數(shù)組與泛型算法圖2.8是str1和迭代區(qū)間示意圖。str1.begin()指示第1個(gè)元素str.end()指示最后一個(gè)元素之后的結(jié)束位置有了這兩個(gè)成員函數(shù)，就可以用它們表示迭代區(qū)間。第二章從結(jié)構(gòu)到類的演變分析：1、考試所占分值4%。2、重點(diǎn)內(nèi)容：〔1〕面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的根本概念。〔2〕string類的用法。3、如沒有使用private關(guān)鍵字定義類的數(shù)據(jù)成員，那么默認(rèn)為〔A〕A．private B．publicC．protec