《面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言-C》課件-第6章

《面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言-c》課件-第6章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述類(lèi)與對(duì)象繼承與派生多態(tài)性異常處理模板與泛型編程contents目錄01面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述將數(shù)據(jù)和操作封裝在一起，形成對(duì)象，對(duì)外只暴露必要的接口。封裝性繼承性多態(tài)性子類(lèi)可以繼承父類(lèi)的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。同一操作作用于不同對(duì)象，可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，增加程序靈活性。030201面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想以對(duì)象為核心程序由一系列對(duì)象組成，對(duì)象之間通過(guò)消息傳遞進(jìn)行通信。支持類(lèi)和繼承提供類(lèi)作為對(duì)象的模板，支持繼承實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和擴(kuò)展。支持多態(tài)通過(guò)虛函數(shù)、重載等機(jī)制實(shí)現(xiàn)多態(tài)，提高程序可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言特點(diǎn)C語(yǔ)言是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，由BjarneStroustrup于1983年開(kāi)發(fā)。C語(yǔ)言支持類(lèi)和對(duì)象、繼承和多態(tài)等面向?qū)ο筇匦?，同時(shí)兼容C語(yǔ)言。C語(yǔ)言具有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)，廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、游戲開(kāi)發(fā)、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域。C語(yǔ)言簡(jiǎn)介02類(lèi)與對(duì)象類(lèi)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本單位，它是一種用戶(hù)自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型，用于描述具有相同屬性和行為的對(duì)象。在C中，使用`class`關(guān)鍵字定義類(lèi)。類(lèi)定義將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)放在同一個(gè)類(lèi)中，形成“數(shù)據(jù)封裝”，可以保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，同時(shí)隱藏了實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。封裝類(lèi)定義及訪(fǎng)問(wèn)控制03對(duì)象數(shù)組與指針可以創(chuàng)建類(lèi)的對(duì)象數(shù)組或指針，以處理多個(gè)對(duì)象。01對(duì)象創(chuàng)建在C中，使用類(lèi)名加上對(duì)象名的方式來(lái)聲明對(duì)象。聲明對(duì)象時(shí)，會(huì)為對(duì)象分配內(nèi)存空間，并調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象。02對(duì)象使用通過(guò)對(duì)象名和成員運(yùn)算符`.`來(lái)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的成員（包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)）。對(duì)象創(chuàng)建與使用構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，用于初始化對(duì)象的狀態(tài)。它在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)自動(dòng)調(diào)用。構(gòu)造函數(shù)的名稱(chēng)與類(lèi)名相同，且沒(méi)有返回類(lèi)型。析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)也是一種特殊的成員函數(shù)，用于在刪除對(duì)象時(shí)執(zhí)行清理操作。它在對(duì)象的生命周期結(jié)束時(shí)自動(dòng)調(diào)用。析構(gòu)函數(shù)的名稱(chēng)是在類(lèi)名前加上一個(gè)波浪號(hào)（~）。構(gòu)造函數(shù)的重載可以在一個(gè)類(lèi)中定義多個(gè)構(gòu)造函數(shù)，以處理不同的初始化情況。這些構(gòu)造函數(shù)必須具有不同的參數(shù)列表，稱(chēng)為構(gòu)造函數(shù)的重載?？截悩?gòu)造函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)用于初始化一個(gè)新對(duì)象為一個(gè)已有對(duì)象的副本。如果沒(méi)有顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，編譯器會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)03繼承與派生繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征之一，它允許在已有類(lèi)的基礎(chǔ)上定義新類(lèi)，新類(lèi)繼承了已有類(lèi)的屬性和方法，同時(shí)還可以添加新的屬性和方法或者覆蓋已有方法。繼承的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：代碼重用、擴(kuò)展性和可維護(hù)性。通過(guò)繼承，可以重用已有類(lèi)的代碼，減少重復(fù)勞動(dòng)；可以方便地?cái)U(kuò)展已有類(lèi)的功能，滿(mǎn)足新的需求；可以提高程序的可維護(hù)性，因?yàn)閷?duì)基類(lèi)的修改可以自動(dòng)地影響到所有派生類(lèi)。繼承概念及作用派生類(lèi)是通過(guò)繼承已有類(lèi)來(lái)定義的新類(lèi)。在定義派生類(lèi)時(shí)，需要指定基類(lèi)，并添加新的屬性、方法或者覆蓋已有方法。派生類(lèi)的訪(fǎng)問(wèn)控制主要有三種：公有繼承、保護(hù)繼承和私有繼承。公有繼承使得基類(lèi)中的公有成員在派生類(lèi)中仍然保持公有訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限；保護(hù)繼承使得基類(lèi)中的公有和保護(hù)成員在派生類(lèi)中變?yōu)楸Ｗo(hù)成員；私有繼承使得基類(lèi)中的公有和保護(hù)成員在派生類(lèi)中變?yōu)樗接谐蓡T。派生類(lèi)定義與訪(fǎng)問(wèn)控制VS多重繼承是指一個(gè)類(lèi)可以同時(shí)繼承多個(gè)基類(lèi)。多重繼承可以帶來(lái)一些好處，比如可以組合多個(gè)基類(lèi)的功能，但同時(shí)也可能帶來(lái)一些問(wèn)題，比如二義性問(wèn)題和菱形問(wèn)題。為了解決多重繼承帶來(lái)的問(wèn)題，C引入了虛基類(lèi)的概念。虛基類(lèi)是指在繼承關(guān)系中共享的基類(lèi)，它使得從多個(gè)路徑繼承而來(lái)的同名成員只有一個(gè)實(shí)例，從而避免了二義性和菱形問(wèn)題。在定義虛基類(lèi)時(shí)，需要在基類(lèi)前面加上virtual關(guān)鍵字。多重繼承及虛基類(lèi)04多態(tài)性多態(tài)性概念多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個(gè)重要特征，它允許使用父類(lèi)類(lèi)型的指針或引用來(lái)引用子類(lèi)的對(duì)象，并在運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際對(duì)象的類(lèi)型來(lái)調(diào)用相應(yīng)的方法。實(shí)現(xiàn)方式多態(tài)性可以通過(guò)虛函數(shù)、抽象類(lèi)和接口等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。多態(tài)性概念及實(shí)現(xiàn)方式運(yùn)算符重載概念運(yùn)算符重載是一種特殊的函數(shù)，它允許用戶(hù)為已有的運(yùn)算符定義新的含義，以適應(yīng)特定類(lèi)的需要。運(yùn)算符重載規(guī)則不是所有的運(yùn)算符都可以被重載，有些運(yùn)算符是不能被重載的，如成員訪(fǎng)問(wèn)運(yùn)算符“.”、指向成員指針運(yùn)算符“.*”、作用域運(yùn)算符“:”等。此外，重載的運(yùn)算符必須保持原有的操作數(shù)個(gè)數(shù)和優(yōu)先級(jí)，且不能改變運(yùn)算符原有的結(jié)合性。運(yùn)算符重載的實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符重載可以通過(guò)在類(lèi)內(nèi)部定義一個(gè)與運(yùn)算符名稱(chēng)相同的成員函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)定義一個(gè)友元函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算符重載虛函數(shù)概念虛函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，它在基類(lèi)中聲明時(shí)使用關(guān)鍵字“virtual”進(jìn)行修飾。當(dāng)在派生類(lèi)中重新定義該成員函數(shù)時(shí)，它將覆蓋基類(lèi)中的同名函數(shù)。純虛函數(shù)概念純虛函數(shù)是一種沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)，它在基類(lèi)中聲明時(shí)使用“=0”進(jìn)行修飾。含有純虛函數(shù)的類(lèi)被稱(chēng)為抽象類(lèi)，抽象類(lèi)不能被實(shí)例化，只能作為其他類(lèi)的基類(lèi)使用。虛函數(shù)與純虛函數(shù)的區(qū)別虛函數(shù)在基類(lèi)中可以有實(shí)現(xiàn)，也可以沒(méi)有實(shí)現(xiàn)；而純虛函數(shù)在基類(lèi)中必須沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。此外，含有純虛函數(shù)的類(lèi)不能被實(shí)例化，而含有虛函數(shù)的類(lèi)可以被實(shí)例化。虛函數(shù)與純虛函數(shù)05異常處理異常處理的概念01異常處理是指在程序運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)遇到錯(cuò)誤或異常情況時(shí)，能夠自動(dòng)執(zhí)行一系列操作，以確保程序的穩(wěn)定性和可靠性。異常處理的作用02通過(guò)異常處理，可以捕獲和處理程序中的錯(cuò)誤和異常情況，避免程序崩潰或產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的結(jié)果，提高程序的健壯性和可維護(hù)性。異常處理的流程03異常處理通常包括捕獲異常、處理異常和清理資源三個(gè)步驟。當(dāng)程序出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)觸發(fā)異常捕獲機(jī)制，將異常信息傳遞給異常處理程序進(jìn)行處理，并在處理完成后清理相關(guān)資源。異常處理機(jī)制概述C中通過(guò)try-catch語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)異常處理。try塊中包含可能拋出異常的代碼，catch塊用于捕獲并處理異常。try-catch語(yǔ)句當(dāng)程序中出現(xiàn)異常時(shí)，可以使用throw語(yǔ)句拋出異常。throw語(yǔ)句后面可以跟隨一個(gè)異常對(duì)象或異常類(lèi)型，用于標(biāo)識(shí)拋出的異常。throw語(yǔ)句在C中，異常對(duì)象可以通過(guò)throw語(yǔ)句拋出，并由catch塊捕獲。catch塊可以指定要捕獲的異常類(lèi)型，并定義相應(yīng)的處理邏輯。異常對(duì)象的傳遞和處理C異常處理語(yǔ)法結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤處理和異常情況的處理在程序設(shè)計(jì)中，異常處理可以用于處理各種錯(cuò)誤和異常情況，如輸入錯(cuò)誤、文件訪(fǎng)問(wèn)失敗、內(nèi)存分配失敗等。通過(guò)異常處理，可以統(tǒng)一管理和處理這些錯(cuò)誤情況，提高程序的穩(wěn)定性和可靠性。資源管理和清理異常處理還可以用于資源管理和清理。在程序運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)涉及到各種資源的申請(qǐng)和釋放，如內(nèi)存、文件句柄、網(wǎng)絡(luò)連接等。當(dāng)程序出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過(guò)異常處理機(jī)制來(lái)確保資源被正確釋放和清理，避免資源泄漏和程序崩潰等問(wèn)題。程序調(diào)試和排錯(cuò)異常處理對(duì)于程序調(diào)試和排錯(cuò)也有很大的幫助。當(dāng)程序出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過(guò)異常信息定位問(wèn)題的位置和原因，便于開(kāi)發(fā)人員快速定位和修復(fù)問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)在程序中設(shè)置斷點(diǎn)或打印日志等方式，可以進(jìn)一步跟蹤和分析程序的執(zhí)行過(guò)程和數(shù)據(jù)狀態(tài)。異常處理在程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用06模板與泛型編程模板概念及作用01模板是一種對(duì)類(lèi)型進(jìn)行參數(shù)化的工具，它可以提高代碼的復(fù)用性和可維護(hù)性。02模板允許程序員在不知道具體類(lèi)型的情況下編寫(xiě)通用的代碼，增強(qiáng)了代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。模板在編譯時(shí)生成具體類(lèi)型的代碼，因此不會(huì)影響程序的運(yùn)行效率。03函數(shù)模板是一種對(duì)函數(shù)進(jìn)行類(lèi)型參數(shù)化的方法，它使得函數(shù)可以處理多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。函數(shù)模板的使用與普通函數(shù)類(lèi)似，但在調(diào)用時(shí)需要指定具體的類(lèi)型參數(shù)。函數(shù)模板定義與使用函數(shù)模板的定義以`template`關(guān)鍵字開(kāi)始，后面跟著尖括號(hào)中的類(lèi)型參數(shù)列表。函數(shù)模板支持默認(rèn)類(lèi)型參數(shù)和類(lèi)型推斷，使得使用更加靈活方便。01類(lèi)模板的定義與函數(shù)模板類(lèi)似，也是以`template`關(guān)鍵字開(kāi)始，后面跟著尖括號(hào)中的類(lèi)型參數(shù)列表。類(lèi)模板的使用需要在使用前進(jìn)行實(shí)例化，即指定具體的類(lèi)型參數(shù)。類(lèi)模板支持成員函數(shù)的模板化，使得成員函數(shù)也可以處理多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。類(lèi)模板是一種對(duì)類(lèi)進(jìn)行類(lèi)型參數(shù)化的方法，它使得類(lèi)可以處理多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。020304類(lèi)模板定義與使用泛型編程思想在C中應(yīng)用泛型編程是一種編程范式