C++语言程序设计(清华大学郑莉)四ppt课件.ppt
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1、第四章第四章 类与对象类与对象C+语言程序设计清华大学清华大学 郑郑 莉莉C+语言程序设计清华大学 郑莉2本章主要内容本章主要内容l面向对象的思想面向对象的思想lOOP的基本特点的基本特点l类概念和声明类概念和声明l对象对象l构造函数构造函数l析构函数析构函数l内联成员函数内联成员函数l拷贝构造函数拷贝构造函数l类的组合类的组合l结构体与联合体结构体与联合体l深度探索深度探索C+语言程序设计清华大学 郑莉3回顾:面向过程的设计方法回顾:面向过程的设计方法l重点重点: :如何实现的细节和过程,将数据与函数分开。l形式:形式:主模块+若干个子模块(main()+子函数)。l特点:特点:自顶向下,逐
2、步求精功能分解。l缺点:缺点:效率低,程序的可重用性差。面向对象的思想C+语言程序设计清华大学 郑莉4面向对象的方法面向对象的方法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: 使用面向对象的观点来描述模仿并处理现实问题。l要求:要求: 高度概括、分类、和抽象。面向对象的思想C+语言程序设计清华大学 郑莉5抽象抽象抽象是对具体对象(问题)进行概括,抽象是对具体对象(问题)进行概括,抽出这一类对象的公共性质并加以描述抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。的过程。 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
3、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。OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉6抽象实例抽象实例钟表钟表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()OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉7抽象实例抽象实例钟表类钟表类class Clock public: void setTime(int newH, int newM, int newS); void showTime(); private:
4、int hour, minute, second;OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉8抽象实例抽象实例人人l数据抽象:数据抽象:string name,string gender,int age,int idl代码抽象:代码抽象:生物属性角度:getCloth(), eat(), step(),社会属性角度:work(), promote() ,OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉9封装封装将抽象出的数据成员、代码成员相结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。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
5、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OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉10封装封装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OOP的基本特点外部接口C+语言程序设计清华大学 郑莉11继承与派生继承与派生是是C+中支持层次分类的一种机制,中支持层次分类的一种机制,允许程序员在保持原有类特性的基础上,允许程序员在保持原有类特性的基础上,进行更具体
6、的说明。进行更具体的说明。实现:声明派生类实现:声明派生类见见第第7章章OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉12多态性多态性l多态:同一名称,不同的功能实现方式。多态:同一名称,不同的功能实现方式。l目的:达到行为标识统一,减少程序中标目的:达到行为标识统一,减少程序中标识符的个数。识符的个数。l实现:重载函数和虚函数实现:重载函数和虚函数见见第第8章章OOP的基本特点C+语言程序设计清华大学 郑莉13c+中的类中的类l类是具有相同属性和行为的一组对象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的集合,它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述,其内部包括属供了统
7、一的抽象描述,其内部包括属性和行为两个主要部分。性和行为两个主要部分。l利用类可以实现数据的封装、隐藏、利用类可以实现数据的封装、隐藏、继承与派生。继承与派生。l利用类易于编写大型复杂程序,其模利用类易于编写大型复杂程序,其模块化程度比块化程度比C中采用函数更高。中采用函数更高。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉14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 protected: 保护型成员类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉15公有类型成员
8、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。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉16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,只允许只允许本类中的函数访问,而类外部的任何函本类中的函数访问,而类外部的任何函数都不能访问。数都不能访问。如果如果紧跟在类名称的后面声明私有成员,紧跟在类名称的后面声明私有成员,则则关键字关键字privateprivate可以可以省略。省略。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉1
9、7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,第七章讲。派生时对派生类的影响不同,第七章讲。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉18类的成员类的成员class clock public: void setTime(int newH, int newM, int newS); void showTime(); private: int hour, hinute, second;类 和 对 象成员数据成员函数void Clock:setTime(int newH, int newM,void Clock:setTime(int
10、 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() cout hour : minute : cout hour : minute : second;second; 19C+语言程序设计清华大学 郑莉20成员数据成员数据l与一般的变量声明相同,但需要将它与一般的变量声明相同,但需要将它放在类的声明体中。放在类的声明体中
11、。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉21成员函数成员函数l在类中说明原型,可以在类外给出函在类中说明原型,可以在类外给出函数体实现,并在函数名前使用类名加数体实现,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以限定。也可以直接在类中给出函数体,形成内联成员函数。体,形成内联成员函数。l允许声明重载函数和带默认形参值的允许声明重载函数和带默认形参值的函数函数类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉22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
12、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语句)。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。类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉23内联成员函数举例内联成员函数举例(一一)class Point class 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() i
13、nt getX() return x; return x; int getY() int getY() return y; return y; private: private: int x, y; int x, y;类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉24内联成员函数举例内联成员函数举例(二二)class Point class Point public: public: void init(int initX, int initY); void init(int initX, int initY); int getX() int getX(); int getY()int getY
14、(); private:private: int x, y; int x, y;类 和 对 象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
15、 y; return y; 25C+语言程序设计清华大学 郑莉26对象对象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;类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉27类中成员的访问方式类中成员的访问方式l类中成员互访类中成员互访 直接使用成员名l类外访问类外访问 使用“对象名.成员名”方式访问 public 属性的成员类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉28例例4-1类的应用举例类的应用举例#include#includ
16、eusing namespace std;using namespace std;class Clock class 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();();return 0;return 0; 类 和 对 象C+语言程序设计清华大学 郑莉29构造函数构造函数l构造函数的作用是在对
17、象被创建时使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,或者说将对象用特定的值构造对象,或者说将对象初始化初始化为一个特定的状态。为一个特定的状态。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,则系统自动产生如果程序中未声明,则系统自动产生出一个出一个隐含隐含的参数列表为空的构造函的参数列表为空的构造函数数l允许为允许为内联内联函数、函数、重载重载函数、函数、带默认带默认形参值形参值的函数的函数构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉30构造函数举例构造函数举例class Clock class Clock public:public:Clock(
18、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;构造函数和析构函数构造函数的实现:构造函数的实现:Clock:Clock(int new
19、H, 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();return 0;r
20、eturn 0; 31C+语言程序设计清华大学 郑莉32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。类的对象引用。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(类名 &对象名)/拷贝构造函数的实现 函数体 构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉33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)
21、;int getX() return x; int getY() return y; private:int x, y;构造函数和析构函数Point:Point (Point& p) Point:Point (Point& p) x = p.x; x = p.x; y = p.y; y = p.y; cout Calling the copy constructor cout Calling the copy constructor endl; endl; 34C+语言程序设计清华大学 郑莉35拷贝构造函数拷贝构造函数(例例4-2)l当用类的一个对象去初始化该类的另一当用类的一个对象去初始化该
22、类的另一个对象时系统自动调用拷贝构造函数实个对象时系统自动调用拷贝构造函数实现拷贝赋值。现拷贝赋值。int main() int main() Point a(1,2); Point a(1,2); Point b = a; / Point b = a; /拷贝构造函数被调用拷贝构造函数被调用 cout b.getX() endl; cout b.getX() endl; 构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉36拷贝构造函数拷贝构造函数(例例4-2)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
23、构造函数。例如:构造函数。例如:void fun1(Point p) void fun1(Point p) coutcout p.getXp.getX() () endlendl; ; intint main() main() Point a(1, 2); Point a(1, 2); fun1(a); / fun1(a); /调用拷贝构造函数调用拷贝构造函数 return 0;return 0; 构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉37拷贝构造函数拷贝构造函数(例例4-2)l当函数的返回值是类对象时,系统自动调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:用拷贝构造函
24、数。例如:Point fun2() Point fun2() Point a(1, 2); Point a(1, 2); return a; / return a; /调用拷贝构造函数调用拷贝构造函数 int main() int main() Point b; Point b; b = fun2(); b = fun2(); return 0; return 0; 构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉38隐含的拷贝构造函数隐含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隐化构造函数,则编译器自己生成一个隐含的拷贝构造函
25、数。含的拷贝构造函数。这个构造函数执行的功能是:用作这个构造函数执行的功能是:用作为初始值的对象的每个数据成员的值,为初始值的对象的每个数据成员的值,初始化将要建立的对象的对应数据成员。初始化将要建立的对象的对应数据成员。构造函数和析构函数C+语言程序设计清华大学 郑莉39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隐含的析构函数。将自动产生
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