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第三四章类与对象第三四章类与对象1第1页，共56页，编辑于2022年，星期二回顾：面向过程的设计方法回顾：面向过程的设计方法l关注重点关注重点:如何实现的细节和过程，将数据与函数分开。l程序结构：程序结构：主模块+若干个子模块（main()+子函数）。l特点：特点：自顶向下，逐步求精功能分解。l缺点：缺点：效率低，程序的可重用性差。2第2页，共56页，编辑于2022年，星期二一、面向对象的方法一、面向对象的方法l目的：目的：实现软件设计的产业化。l观点：观点：自然界是由实体（对象）所组成。l程序设计方法：程序设计方法：运用对象的观点来描述、模仿、处理现实问题。l难点、要求：难点、要求：高度概括、分类、和抽象。3第3页，共56页，编辑于2022年，星期二1、抽象、抽象抽象是对一组对象（问题）进行概括，抽象是对一组对象（问题）进行概括，得到这一组对象的共性并加以描述。得到这一组对象的共性并加以描述。先注意问题的本质及描述，其次是实现过程或细节。数据抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量）。代码抽象：描述某类对象的共有的行为特征或具有的功能。抽象的实现：通过类的声明。4第4页，共56页，编辑于2022年，星期二抽象举例抽象举例1钟表钟表l数据抽象：数据抽象：int Hour,int Minute,int Secondl代码抽象：代码抽象：SetTime(),ShowTime()5第5页，共56页，编辑于2022年，星期二多个钟表对象的共性钟表类多个钟表对象的共性钟表类class Clock public:void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void ShowTime();private:int Hour,Minute,Second;6第6页，共56页，编辑于2022年，星期二抽象举例抽象举例2普通储蓄帐户普通储蓄帐户l数据抽象：数据抽象：char*name,long account_number double blance,float interestl代码抽象：代码抽象：Make_Deposit(doule amount)Withdraw(double amount)Transfer(int dest_account,double amount)7第7页，共56页，编辑于2022年，星期二多个储蓄帐户的共性：多个储蓄帐户的共性：储蓄帐户类储蓄帐户类class deposit_account public:void Make_Deposit(doule amount);float Withdraw(double amount);bool Transfer(int dest_account,double amount);private:char*name;long account_number;double blance;float interest;；8第8页，共56页，编辑于2022年，星期二2、封装封装 将抽象出的数据成员、代码成员相将抽象出的数据成员、代码成员相结合，将它们视为一个整体。结合，将它们视为一个整体。目的是曾强安全性和简化编程，使用者不必了解具体的实现细节，而只需要通过外部接口，以特定的访问权限，来使用类的成员。实现封装：类声明中的9第9页，共56页，编辑于2022年，星期二l实例：实例：class Clock public:void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void ShowTime();private:int Hour,Minute,Second;边界特定的访问权限外部接口10第10页，共56页，编辑于2022年，星期二二、类二、类l类是具有相同属性和行为的一组对象的集类是具有相同属性和行为的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供了统一合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述，其内部包括的抽象描述，其内部包括属性属性和和行为行为两个两个主要部分。主要部分。l利用类可以实现数据的封装、隐藏、继承利用类可以实现数据的封装、隐藏、继承与派生。与派生。l利用类易于编写大型复杂程序。利用类易于编写大型复杂程序。11第11页，共56页，编辑于2022年，星期二1 1、类的声明形式、类的声明形式 类是一种用户自定义类型，声明形式：类是一种用户自定义类型，声明形式：class 类名称 public:公有成员（外部接口）private:私有成员（与外部无关）protected:保护型成员（半私有型）；12第12页，共56页，编辑于2022年，星期二公有类型成员公有类型成员在关键字在关键字public后面声明，它们是类后面声明，它们是类与外部的接口，任何外部函数都可以访与外部的接口，任何外部函数都可以访问公有类型数据和函数。问公有类型数据和函数。13第13页，共56页，编辑于2022年，星期二私有类型成员私有类型成员在关键字在关键字private后面声明，后面声明，只允许本只允许本类中的函数访问，而类外部的任何函数类中的函数访问，而类外部的任何函数都不能访问。都不能访问。如果如果紧跟在类名称的后面声明私有成员，则紧跟在类名称的后面声明私有成员，则关键关键字字privateprivate可以可以省略。省略。14第14页，共56页，编辑于2022年，星期二保护类型保护类型与与private类似，其差别表现在继承与类似，其差别表现在继承与派生时对派生类的影响不同。派生时对派生类的影响不同。15第15页，共56页，编辑于2022年，星期二示例示例class Clock public:void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void ShowTime();private:int Hour,Minute,Second;成员数据、对外隐藏、不能被外部函数访问成员函数；对外接口；可被访问16第16页，共56页，编辑于2022年，星期二void clock:SetTime(int NewH,int NewM,void clock:SetTime(int NewH,int NewM,int NewS)int NewS)Hour=NewH;Hour=NewH;Minute=NewM;Minute=NewM;Second=NewS;Second=NewS;void Clock:ShowTime()void Clock:ShowTime()coutHour:Minute:Second;coutHour:Minute:Second;1717第17页，共56页，编辑于2022年，星期二2、几点说明：、几点说明：l与一般的变量声明相同，但需要将它放在与一般的变量声明相同，但需要将它放在类的声明体中；类的声明体中；l类必须包含以上三种成员中的至少一种类必须包含以上三种成员中的至少一种l允许声明重载函数和带默认形参值的函数；允许声明重载函数和带默认形参值的函数；l不能在类的声明中对成员数据赋初值。不能在类的声明中对成员数据赋初值。l在类中说明原型，可以在类外给出函数体在类中说明原型，可以在类外给出函数体实现，并在函数名前使用类名加以限定。实现，并在函数名前使用类名加以限定。也可以直接在类中给出函数体，形成内联也可以直接在类中给出函数体，形成内联成员函数；成员函数；18第18页，共56页，编辑于2022年，星期二内联成员函数内联成员函数l为了提高运行时的效率，对于较简单为了提高运行时的效率，对于较简单的函数可以声明为内联形式。的函数可以声明为内联形式。l内联函数体中不要有复杂结构（如循内联函数体中不要有复杂结构（如循环语句和环语句和switch等语句）。等语句）。l在类中声明内联成员函数的方式：在类中声明内联成员函数的方式：将函数体放在类的声明中。使用inline关键字。19第19页，共56页，编辑于2022年，星期二内联成员函数举例内联成员函数举例(一一)class Pointclass Point public:public:void Init(int initX,int initY)void Init(int initX,int initY)X=initX;X=initX;Y=initY;Y=initY;int GetX()int GetX()return X;return X;int GetY()int GetY()return Y;return Y;private:private:int X,Y;int X,Y;20第20页，共56页，编辑于2022年，星期二内联成员函数举例内联成员函数举例(二二)class Pointclass Point public:public:void Init(int initX,int initY);void Init(int initX,int initY);int GetX()int GetX()；int GetY()int GetY()；private:private:int X,Y;int X,Y;21第21页，共56页，编辑于2022年，星期二inlineinline void Point:void Point:Init(int initX,int initY)Init(int initX,int initY)X=initX;X=initX;Y=initY;Y=initY;inlineinline int Point:GetX()int Point:GetX()return X;return X;inlineinline int Point:GetY()int Point:GetY()return Y;return Y;2222第22页，共56页，编辑于2022年，星期二三、对象三、对象1 1、对象的声明、对象的声明l类的对象是该类的某一特定实体，即类的对象是该类的某一特定实体，即类类型的变量。类类型的变量。l声明形式：声明形式：类名类名 对象名；对象名；l例：例：clock myClock;clock myClock;23第23页，共56页，编辑于2022年，星期二2、对象中成员的访问方式对象中成员的访问方式l对象中成员的互访对象中成员的互访直接使用成员名l对象外访问对象外访问使用“对象名.成员名”方式访问 public 属性的成员24第24页，共56页，编辑于2022年，星期二3、应用举例、应用举例#include#includeusing namespace std;using namespace std;class clockclass clock ././类的声明略类的声明略；/./.类的实现略类的实现略int main()int main()clock clock myClockmyClock;myClock.SetTimemyClock.SetTime(8,30,30);(8,30,30);myClock.ShowTimemyClock.ShowTime();();25第25页，共56页，编辑于2022年，星期二四、构造函数四、构造函数l是类的一种成员函数是类的一种成员函数l构造函数的作用是在对象被创建时使用特定的构造函数的作用是在对象被创建时使用特定的值构造对象（将对象值构造对象（将对象初始化初始化）。）。l在对象创建时在对象创建时由系统自动调用由系统自动调用。l如果程序中未声明，则系统自动产生出一个如果程序中未声明，则系统自动产生出一个默默认形式认形式的构造函数的构造函数l允许为允许为内联内联函数、函数、重载重载函数、函数、带默认形参值带默认形参值的函的函数数26第26页，共56页，编辑于2022年，星期二构造函数举例构造函数举例class clockclass clock public:public:clock(int NewH,int NewM,int NewS);/clock(int NewH,int NewM,int NewS);/构造函数构造函数void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);void ShowTime();void ShowTime();private:private:int Hour,Minute,Second;int Hour,Minute,Second;27第27页，共56页，编辑于2022年，星期二构造函数的实现：构造函数的实现：clock:clock(int NewH,int NewM,int NewS)clock:clock(int NewH,int NewM,int NewS)Hour=NewH;Hour=NewH;Minute=NewM;Minute=NewM;Second=NewS;Second=NewS;建立对象时构造函数的作用：建立对象时构造函数的作用：int main()int main()clock c(0,0,0);clock c(0,0,0);/隐含调用构造函数，将初始值作为实参。隐含调用构造函数，将初始值作为实参。c.ShowTime();c.ShowTime();2828第28页，共56页，编辑于2022年，星期二拷贝构造函数拷贝构造函数拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，其形参为本类拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，其形参为本类的对象引用。的对象引用。class 类名 public:类名（形参）；/构造函数 类名（类名&对象名）；/拷贝构造函数 .；类名:类名（类名&对象名）/拷贝构造函数的实现 函数体 29第29页，共56页，编辑于2022年，星期二拷贝构造函数拷贝构造函数(例例4-2)class Point public:Point(int xx=0,int yy=0)X=xx;Y=yy;Point(Point&p);int GetX()return X;int GetY()return Y;private:int X,Y;30第30页，共56页，编辑于2022年，星期二Point:Point(Point&p)Point:Point(Point&p)X=p.X;X=p.X;Y=p.Y;Y=p.Y;cout cout拷贝构造函数被调用拷贝构造函数被调用endl;endl;3131第31页，共56页，编辑于2022年，星期二拷贝构造函数的执行拷贝构造函数的执行l当用类的一个对象去初始化该类的另一个当用类的一个对象去初始化该类的另一个对象时系统自动调用拷贝构造函数实现拷对象时系统自动调用拷贝构造函数实现拷贝赋值。贝赋值。int main()Point A(1,2);Point B(A);/拷贝构造函数被调用 coutB.GetX()endl;32第32页，共56页，编辑于2022年，星期二l若函数的形参为类对象，调用函数时，若函数的形参为类对象，调用函数时，实参赋值给形参，系统自动调用拷贝实参赋值给形参，系统自动调用拷贝构造函数。例如：构造函数。例如：void fun1(Point&p)coutp.GetX()endl;int main()Point A(1,2);fun1(A);/调用拷贝构造函数 33第33页，共56页，编辑于2022年，星期二l当函数的返回值是类对象时，系统自动调用拷贝当函数的返回值是类对象时，系统自动调用拷贝构造函数。例如：构造函数。例如：Point fun2()Point A(1,2);return A;/调用拷贝构造函数int main()Point B;B=fun2();34第34页，共56页，编辑于2022年，星期二默认的拷贝构造函数默认的拷贝构造函数如果程序员没有为类声明拷贝初始如果程序员没有为类声明拷贝初始化构造函数，则编译器自己生成一个默化构造函数，则编译器自己生成一个默认的拷贝构造函数。认的拷贝构造函数。这个构造函数执行的功能是：使用这个构造函数执行的功能是：使用作为初始值的对象的每个数据成员的值，作为初始值的对象的每个数据成员的值，去初始化将要建立的对象的对应数据成去初始化将要建立的对象的对应数据成员。员。35第35页，共56页，编辑于2022年，星期二析构函数析构函数l完成对象被删除前的一些清理工作。完成对象被删除前的一些清理工作。l在对象的生存期结束的时刻系统自动在对象的生存期结束的时刻系统自动调用它，然后再释放此对象所属的空调用它，然后再释放此对象所属的空间。间。l如果程序中未声明析构函数，编译器如果程序中未声明析构函数，编译器将自动产生一个默认的析构函数。将自动产生一个默认的析构函数。36第36页，共56页，编辑于2022年，星期二构造函数和析构函数举例构造函数和析构函数举例#include#includeusing namespace std;using namespace std;class Pointclass Point public:public:Point(int xx,int yy);Point(int xx,int yy);Point();Point();/./.其他函数原型其他函数原型 private:private:int X,int Y;int X,int Y;37第37页，共56页，编辑于2022年，星期二Point:Point(int xx,int yy)Point:Point(int xx,int yy)X=xx;Y=yy;X=xx;Y=yy;Point:Point()Point:Point()/./.其他函数的实现略其他函数的实现略3838第38页，共56页，编辑于2022年，星期二课堂练习课堂练习请为类请为类clock编写一个带默认形参值的构编写一个带默认形参值的构造函数、和拷贝构造函数。造函数、和拷贝构造函数。Class clockPublic:class(int h,int m,int s);class();/拷贝构造函数拷贝构造函数 void showtime()coutHMS;Private:Int H,M,S;39第39页，共56页，编辑于2022年，星期二类的应用举例类的应用举例(例例4-3)一圆形游泳池如图所示，现在需在其周围建一圆形一圆形游泳池如图所示，现在需在其周围建一圆形过道，并在其四周围上栅栏。栅栏价格为过道，并在其四周围上栅栏。栅栏价格为35元元/米，过道米，过道造价为造价为20元元/平方米。过道宽度为平方米。过道宽度为3米，游泳池半径由米，游泳池半径由键盘输入。要求编程计算并输出过道和栅栏的造价。键盘输入。要求编程计算并输出过道和栅栏的造价。游泳池过道40第40页，共56页，编辑于2022年，星期二#include#include using namespace std;using namespace std;const float PI=3.14159;const float PI=3.14159;const float FencePrice=35;const float FencePrice=35;const float ConcretePrice=20;const float ConcretePrice=20;class Circleclass Circle private:private:float radius;float radius;public:public:Circle(float r)radius=r;/Circle(float r)radius=r;/构造函数构造函数 float Circumference()/float Circumference()/圆周长圆周长 return 2*PI*radius;return 2*PI*radius;float Area()/float Area()/圆面积圆面积 return PI*radius*radius;return PI*radius*radius;4141第41页，共56页，编辑于2022年，星期二/类的实现类的实现/构造函数初始化数据成员构造函数初始化数据成员radiusradiusCircle:Circle(float r)Circle:Circle(float r)radius=rradius=r/计算圆的周长计算圆的周长float Circle:Circumference()float Circle:Circumference()return 2*PI*radius;return 2*PI*radius;/计算圆的面积计算圆的面积 float Circle:Area()float Circle:Area()return PI*radius*radius;return PI*radius*radius;4242第42页，共56页，编辑于2022年，星期二void main()void main()float radius;float radius;float FenceCost,ConcreteCost;float FenceCost,ConcreteCost;/提示用户输入半径提示用户输入半径 coutEnter the radius of the pool:;coutradius;cinradius;/声明声明 Circle Circle 对象对象 Circle Pool(radius);Circle Pool(radius);Circle PoolRim(radius+3);Circle PoolRim(radius+3);4343第43页，共56页，编辑于2022年，星期二 /计算栅栏造价并输出计算栅栏造价并输出 FenceCost=PoolRim.Circumference()*FencePrice;FenceCost=PoolRim.Circumference()*FencePrice;coutFencing Cost is coutFencing Cost is￥FenceCostendl;FenceCostendl;/计算过道造价并输出计算过道造价并输出 ConcreteCost=(PoolRim.Area()-ConcreteCost=(PoolRim.Area()-Pool.Area()*ConcretePrice;Pool.Area()*ConcretePrice;coutConcrete Cost is coutConcrete Cost is￥ConcreteCostendl;ConcreteCostendl;运行结果运行结果Enter the radius of the pool:10Enter the radius of the pool:10Fencing Cost is Fencing Cost is￥2858.852858.85Concrete Cost is Concrete Cost is￥4335.394335.394444第44页，共56页，编辑于2022年，星期二类的组合类的组合l类中的成员数据是另一个类的对象。类中的成员数据是另一个类的对象。l可以在已有抽象的基础上实现更复杂可以在已有抽象的基础上实现更复杂的抽象。的抽象。45第45页，共56页，编辑于2022年，星期二举例举例class Point private:float x,y;/点的坐标 public:Point(float h,float v);float GetX(void);/取X坐标 float GetY(void);/取Y坐标 void Draw(void);/在(x,y)处画点;/.函数的实现略46第46页，共56页，编辑于2022年，星期二class Lineclass Line private:private:Point p1,p2;/Point p1,p2;/线段的两个端点线段的两个端点 public:public:Line(Point a,Point b);/Line(Point a,Point b);/构造函数构造函数 Void Draw(void);/Void Draw(void);/画出线段画出线段;/./.函数的实现略函数的实现略4747第47页，共56页，编辑于2022年，星期二类组合的构造函数设计类组合的构造函数设计l原则：不仅要负责对本类中的基本类型成原则：不仅要负责对本类中的基本类型成员数据赋初值，也要对对象成员初始化。员数据赋初值，也要对对象成员初始化。l声明形式：声明形式：类名:类名(对象成员所需的形参，本类成员形参):对象1(参数)，对象2(参数)，.本类初始化 48第48页，共56页，编辑于2022年，星期二类组合的构造函数调用类组合的构造函数调用l构造函数调用顺序：先调用内嵌对象构造函数调用顺序：先调用内嵌对象的构造函数（按内嵌时的声明顺序，的构造函数（按内嵌时的声明顺序，先声明者先构造）。然后调用本类的先声明者先构造）。然后调用本类的构造函数。（析构函数的调用顺序相构造函数。（析构函数的调用顺序相反）反）l若调用默认构造函数（即无形参的），若调用默认构造函数（即无形参的），则内嵌对象的初始化也将调用相应的则内嵌对象的初始化也将调用相应的默认构造函数。默认构造函数。49第49页，共56页，编辑于2022年，星期二类的组合举例（二）类的组合举例（二）class Part /class Part /部件类部件类 public:public:Part();Part();Part(int i);Part(int i);Part();Part();void Print();void Print();private:private:int val;int val;50第50页，共56页，编辑于2022年，星期二class Whole class Whole public:public:Whole();Whole();Whole(int i,int j,int k);Whole(int i,int j,int k);Whole();Whole();void Print();void Print();private:private:Part one;Part one;Part two;Part two;int date;int date;5151第51页，共56页，编辑于2022年，星期二Whole:Whole()Whole:Whole()date=0;date=0;Whole:Whole(int i,int j,int k):Whole:Whole(int i,int j,int k):one(i),two(j),date(k)one(i),two(j),date(k)/./.其他函数的实现略其他函数的实现略5252第52页，共56页，编辑于2022年，星期二前向引用声明前向引用声明l类应该先声明，后使用类应该先声明，后使用l如果需要在某个类的声明之前，引用如果需要在某个类的声明之前，引用该类，则应进行前向引用声明。该类，则应进行前向引用声明。l前向引用声明只为程序引入一个标识前向引用声明只为程序引入一个标识符，但具体声明在其他地方。符，但具体声明在其他地方。53第53页，共56页，编辑于2022年，星期二前向引用声明举例前向引用声明举例class B;/class B;/前向引用声明前向引用声明class Aclass A public:public:void f(B b);void f(B b);class Bclass B public:public:void g(A a);void g(A a);54第54页，共56页，编辑于2022年，星期二前向引用声明注意事项前向引用声明注意事项l使用前向引用声明虽然可以解决一些问题。需要注意的是，使用前向引用声明虽然可以解决一些问题。需要注意的是，尽管使用了前向引用声明，但是在提供一个完整的类声明之尽管使用了前向引用声明，但是在提供一个完整的类声明之前，不能声明该类的对象，也不能在内联成员函数中使用该前，不能声明该类的对象，也不能在内联成员函数中使用该类的对象。请看下面的程序段：类的对象。请看下面的程序段：class Fred;/前向引用声明class Barney Fred x;/错误：类Fred的声明尚不完善;class Fred Barney y;55第55页，共56页，编辑于2022年，星期二前向引用声明注意事项前向引用声明注意事项l应该记住：当你使用前向引用声明时，应该记住：当你使用前向引用声明时，你只能使用被声明的符号，而不能涉你只能使用被声明的符号，而不能涉及类的任何细节。及类的任何细节。56第56页，共56页，编辑于2022年，星期二