面向对象程序设计 ch2.ppt

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1、第第2章章从结构到类的演变从结构到类的演变结构类型简称为结构（结构类型简称为结构（struct）,结构不仅是构造类结构不仅是构造类型的重要成员，也是类的前身。型的重要成员，也是类的前身。C+中的结构与中的结构与C中的结构已经发生了质的变化。中的结构已经发生了质的变化。本章首先使用结构编制一个本章首先使用结构编制一个C+的面向过程的典型的面向过程的典型程序，并通过实例简要说明结构如何向类变化，从程序，并通过实例简要说明结构如何向类变化，从而引入对象和类的知识。而引入对象和类的知识。然后介绍两个类，通过使用这两个类，进一步熟悉然后介绍两个类，通过使用这两个类，进一步熟悉类和对象，为学习面向对象编程

2、打下基础。类和对象，为学习面向对象编程打下基础。主要内容主要内容2.1 结构的演化结构的演化2.2 从结构演变一个简单的类从结构演变一个简单的类2.3 C+面向对象程序设计特点面向对象程序设计特点2.4 数据对象和数据类型数据对象和数据类型2.5 熟悉并使用类和对象熟悉并使用类和对象2.6 string对象数组与范型算法对象数组与范型算法2.7 结构化程序设计典型例题结构化程序设计典型例题2.8 活捉臭虫保平安活捉臭虫保平安2.1结构的演化结构的演化结构由若干元素构成，结构由若干元素构成，C语言中称这些结构元素为结构成语言中称这些结构元素为结构成员，员，C+中称为数据成员。不过，能够做数据成员

3、的不只中称为数据成员。不过，能够做数据成员的不只是基本数据类型的变量，还可以是构造类型（数组、指针是基本数据类型的变量，还可以是构造类型（数组、指针甚至是其他类型的结构）变量。甚至是其他类型的结构）变量。在在C+中，定义结构变量时，可以省略关键字中，定义结构变量时，可以省略关键字struct，而而且且C+的结构中可以有函数。其实，类确实是从结构演变的结构中可以有函数。其实，类确实是从结构演变而来，开始称为而来，开始称为“带类的带类的C”。这场革命就是从让结构含这场革命就是从让结构含有函数开始的。有函数开始的。本节从结构引入类，然后练习如何使用系统提供的类，以本节从结构引入类，然后练习如何使用系

4、统提供的类，以便为设计类打下基础。便为设计类打下基础。2.1.1结构发生质的演变结构发生质的演变1.函数与数据共存函数与数据共存C+允许结构中可以定义函数，这些函数称为成员函数。允许结构中可以定义函数，这些函数称为成员函数。如果将原来的结构成员称为数据成员的话，可以使用如下如果将原来的结构成员称为数据成员的话，可以使用如下的形式描述：的形式描述：struct结构名结构名数据成员数据成员成员函数成员函数;可以像结构变量或指针使用结构成员那样，使用成员可以像结构变量或指针使用结构成员那样，使用成员函数：函数：结构变量结构变量.成员函数成员函数指向结构变量指针的名字指向结构变量指针的名字-成员函数成

5、员函数假设为结构假设为结构Point设计一个设计一个Setxy函数如下：函数如下：voidSetxy(doublea,doubleb)x=a;y=b;如果把域如果把域x和和y称为结构的数据成员，则可以使用参数称为结构的数据成员，则可以使用参数表中的表中的a和和b赋给结构变量的数据成员。假设有对象赋给结构变量的数据成员。假设有对象a，则语句：则语句：a.Setxy(12.5,14.5)；使结构变量使结构变量a的的a.x=125,a.y=14.5。【例【例2.1】结构中使用成员函数的实例。结构中使用成员函数的实例。#includeusingnamespacestd;structPointvoidS

6、etxy(doublea,doubleb)/成员函数，用来成员函数，用来/重新设置数据成员重新设置数据成员x=a;y=b;voidDisplay()/成员函数，按指定格式输出成员函数，按指定格式输出/数据成员的值数据成员的值coutxtyDisplay();/使用指向变量使用指向变量a的指针调用成员函数的指针调用成员函数coutxtyendl;程序运行结果如下：程序运行结果如下：10.618.510.618.510.618.5主程序中的变量是通过结构的成员函数使用数据成员，但主程序中的变量是通过结构的成员函数使用数据成员，但最后一条语句则是直接使用数据成员。这称作结构最后一条语句则是直接使用数

7、据成员。这称作结构Point的公有的公有(public)性质。性质。2.封装性封装性所谓封装性，就是限制存取权限（详见后面的所谓封装性，就是限制存取权限（详见后面的2.3.3节）。节）。如果在定义结构时，将数据成员使用如果在定义结构时，将数据成员使用private关键字定义，关键字定义，则产生封装性则产生封装性。【例【例2.2】使结构具有封装性的实例。】使结构具有封装性的实例。#includeusingnamespacestd;structPointprivate:doublex,y;/数据成员数据成员public:voidSetxy(doublea,doubleb)/成员函数成员函数/用来重

8、新设置数据成员用来重新设置数据成员x=a;y=b;voidDisplay()/成员函数，按指定格式成员函数，按指定格式/输出数据成员的值输出数据成员的值coutxtyendl;显然，没有使用显然，没有使用private定义的成员函数，默认为定义的成员函数，默认为public(也可以直接使用也可以直接使用public)。这时，如果还使用【例这时，如果还使用【例2.1】的】的主程序，则其最后一条语句就出现编译错误。也就是说，主程序，则其最后一条语句就出现编译错误。也就是说，私有的数据成员，必须通过公有的成员函数才能使用，这私有的数据成员，必须通过公有的成员函数才能使用，这就称为数据的封装性。显然，

9、没有使用就称为数据的封装性。显然，没有使用private定义的成定义的成员函数，默认为员函数，默认为public(也可以直接使用也可以直接使用public)。这时，如果还使用这时，如果还使用【例【例2.1】的主程序，则其最后一条语的主程序，则其最后一条语句就出现编译错误。也就是说，私有的数据成员，必须通句就出现编译错误。也就是说，私有的数据成员，必须通过公有的成员函数才能使用，这就称为数据的封装性。其过公有的成员函数才能使用，这就称为数据的封装性。其实，这就变成了具有类的性质的结构。只是类使用关键字实，这就变成了具有类的性质的结构。只是类使用关键字class定义，它默认的是定义，它默认的是pr

10、ivate。确实，类当初就是从这确实，类当初就是从这种结构演变的。种结构演变的。2.1.2使用构造函数初始化结构的对象使用构造函数初始化结构的对象因为因为【例【例2.2】的程序使结构具有封装性，所以不能使用的程序使结构具有封装性，所以不能使用初始化列表初始化结构对象。为此，这里为结构初始化列表初始化结构对象。为此，这里为结构Point设设计两个专门用于初始化的函数。这两个函数具有相同的名计两个专门用于初始化的函数。这两个函数具有相同的名字字Point，其原型如下：其原型如下：Point();Point(double,double);从第从第1章的知识可知，这是函数重载。因为这里的函数名章的知识

11、可知，这是函数重载。因为这里的函数名与结构同名，所以称为构造函数。构造函数专门用于初始与结构同名，所以称为构造函数。构造函数专门用于初始化对象。化对象。【例【例2.3】使用构造函数初始化对象的实例。使用构造函数初始化对象的实例。#includeusingnamespacestd;structPointprivate:doublex,y;/数据成员数据成员public:Point();/无参数构造函数无参数构造函数Point(doublea,doubleb)/具有两个参数的构造函具有两个参数的构造函数数x=a;y=b;voidSetxy(doublea,doubleb)/成员函数，用来重成员函数

12、，用来重新设置数据成员新设置数据成员x=a;y=b;voidDisplay()/成员函数，按指定格式输出数据成员的值成员函数，按指定格式输出数据成员的值coutxtyendl;voidmain()Pointa;/定义对象定义对象aPointb(18.5,10.6);/定义对象定义对象b并赋初值并赋初值a.Setxy(10.6,18.5);/设置变量设置变量a的数据成员的数据成员a.Display();/显示变量显示变量a的数据成员的数据成员b.Display();/显示变量显示变量b的数据成员的数据成员程序运行结果如下：程序运行结果如下：10.618.518.510.6现在不要深究构造函数的原

13、理，只要记住它的使用方法即现在不要深究构造函数的原理，只要记住它的使用方法即可。一般形式为：可。一般形式为：构造函数名构造函数名对象名（初始化参数）；对象名（初始化参数）；程序在运行时，会自动完成初始化任务。例如语句程序在运行时，会自动完成初始化任务。例如语句Pointb(18.5,10.6);使得使得a.x=18.5，a.y=10.6。2.2从结构演变一个简单的类从结构演变一个简单的类其实，使用关键字其实，使用关键字class代替代替struct，就是一个就是一个标准的类。标准的类。【例【例2.4】定义类的实例。】定义类的实例。classPointprivate:doublex,y;/类类p

14、oint的数据成员的数据成员public:Point();/类类Point的无参数构造函数的无参数构造函数Point(doublea,doubleb)/具有两个参数的构造函数具有两个参数的构造函数x=a;y=b;voidSetxy(doublea,doubleb)/成员函数，用来成员函数，用来/重新设置数据成员重新设置数据成员num=a;score=b;voidDisplay()/成员函数，按指定格成员函数，按指定格/式输出数据成员的值式输出数据成员的值coutxtyendl;使用类产生对象的方式如结构一样，可以使用如下的主函使用类产生对象的方式如结构一样，可以使用如下的主函数，将得到相同的运

15、行结果。数，将得到相同的运行结果。voidmain()Pointa;/定义类定义类Point的对象的对象aPointb(18.5,10.6);/定义类定义类Point的对象的对象b并初始化并初始化a.Setxy(10.6,18.5);/为对象为对象a的数据成员赋值的数据成员赋值a.Display();/显示对象显示对象a的数据成员的数据成员b.Display();/显示对象显示对象b的数据成员的数据成员程序运行结果如下：程序运行结果如下：10.618.518.510.6可以将可以将point类看作直角坐标系的点类，图类看作直角坐标系的点类，图2.1是是point类类的示意图。的示意图。图图2.

16、1point类示意图类示意图提供的操作提供的操作构造函数构造函数PointSetxy用来给对象赋值用来给对象赋值Display用来输出用来输出x和和y第第1个方框中是类名，第个方框中是类名，第2个方框中是坐标点的数据，称为个方框中是坐标点的数据，称为属性（或称数据成员）。第属性（或称数据成员）。第3个方框中表示类所提供的具个方框中表示类所提供的具体操作方法，实际上是如何使用数据体操作方法，实际上是如何使用数据x和和y，以实现预定功以实现预定功能的函数，这里称为成员函数。能的函数，这里称为成员函数。用用point类产生对象类产生对象a，而使用语句而使用语句a.set(10.6,18.5);可以设

17、置对象可以设置对象a的数据成员分别为的数据成员分别为10.6和和18.5，也就是坐，也就是坐标点（标点（10.6,18.5），这就是一个具体的坐标点，即类），这就是一个具体的坐标点，即类point的一个对象。使用带参数构造函数的一个对象。使用带参数构造函数Pointb(18.5,10.6);则将其坐标初始化为则将其坐标初始化为(18.5,10.6)的点对象的点对象b。2.3C+面向对象程序设计特点面向对象程序设计特点面向对象的程序设计方法要求语言必须具备抽象、封装、面向对象的程序设计方法要求语言必须具备抽象、封装、继承和多态性等关键要素。继承和多态性等关键要素。2.3.1对象对象称现实世界中客

18、观存在的事物为对象，如前所述，整数是称现实世界中客观存在的事物为对象，如前所述，整数是一个对象，平面上的点是一个对象，河流湖泊都是对象。一个对象，平面上的点是一个对象，河流湖泊都是对象。复杂的对象可以由简单的对象组成，例如火车站对象又包复杂的对象可以由简单的对象组成，例如火车站对象又包含售票处、行李房、信号灯、站台、铁轨和通信设施等对含售票处、行李房、信号灯、站台、铁轨和通信设施等对象。这些对象各自又由许多对象组成，对象各自完成特定象。这些对象各自又由许多对象组成，对象各自完成特定的功能。总之，世界万物皆对象。的功能。总之，世界万物皆对象。售票处有各种规格的车票，这些车票表示售票处的静态特售票

19、处有各种规格的车票，这些车票表示售票处的静态特征。它提供发售车票的功能征。它提供发售车票的功能(操作操作)，表示了售票处的动态，表示了售票处的动态特征。特征。通过这种抽象归纳，通过这种抽象归纳，C+可使用对象名、属性和操作三可使用对象名、属性和操作三要素来描述对象。要素来描述对象。对象名用来标识一个具体对象。用数据来表示对象的属对象名用来标识一个具体对象。用数据来表示对象的属性，一个属性就是描述对象静态特征的一个数据项。性，一个属性就是描述对象静态特征的一个数据项。操作是描述对象动态特征（行为）的一个函数序列（使操作是描述对象动态特征（行为）的一个函数序列（使用函数实现操作），也称为方法或服务

20、。用函数实现操作），也称为方法或服务。数据称为数据成员，函数称为成员函数。数据称为数据成员，函数称为成员函数。由此可见，由此可见，C+中的对象是系统中用来描述客观事物的中的对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，是构成系统的一个基本单位。一个对象由一一个实体，是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的成员函数构成。对象结组属性和对这组属性进行操作的成员函数构成。对象结构如图构如图2.2所示。所示。对象名属性1属性2属性n操作1操作2操作n图图2.2对象结构图对象结构图【例【例2.5】用简单对象表示平面上的用简单对象表示平面上的A(3.5,6.4)和和B(8.5,8.9)

21、两个坐标点。可使用图两个坐标点。可使用图2.3表示具体对象表示具体对象A和和B的对象结构。的对象结构。Bx(8.5)y(8.9)display();setxy();move();Ax(3.5)y(6.4)display();setxy();move();图图2.3 具体对象具体对象A和和B的结构图的结构图图中含义解释如下：图中含义解释如下：对象名是对象名是“A”，A是一个点的对象。没有给对象是一个点的对象。没有给对象A的属的属性赋值时，这只是个抽象名词。只有具有确定的属性值，性赋值时，这只是个抽象名词。只有具有确定的属性值，才是一个具有确定位置的点。才是一个具有确定位置的点。图图2.3中用中用

22、x坐标和坐标和y坐标表示坐标点对象的静态属性坐标表示坐标点对象的静态属性（称为位置属性）。（称为位置属性）。假设假设x和和y可以取实数值，可以取实数值，C+中使用中使用float标记它们是实标记它们是实数，不同属性值用来区分对象数，不同属性值用来区分对象A和和B。假设暂且让点对象对外有显示属性值、设置属性值和移假设暂且让点对象对外有显示属性值、设置属性值和移动位置等操作，这里分别使用成员函数动位置等操作，这里分别使用成员函数display,setxy,move来实现这些操作。来实现这些操作。2.3.2抽象和类抽象和类抽象是一种从一般的观点看待事物的方法，即集中于事物抽象是一种从一般的观点看待事

23、物的方法，即集中于事物的本质特征，而不是具体细节或具体实现。的本质特征，而不是具体细节或具体实现。面向对象鼓励程序员以抽象的观点看待程序，即程序是由面向对象鼓励程序员以抽象的观点看待程序，即程序是由一组抽象的对象组成的。一组抽象的对象组成的。另外，又可以将一组对象的共同特征进一步抽象出来，从另外，又可以将一组对象的共同特征进一步抽象出来，从而形成而形成“类类”的概念。例如，从点的概念。例如，从点A和和B抽象出点的概念，抽象出点的概念，这就是这就是“点类点类”。这个类的本质是具有两个坐标属性和对这两个属性值进行这个类的本质是具有两个坐标属性和对这两个属性值进行操作的方法。操作的方法。A和和B的区

24、别只是属性值的不同，其方法是的区别只是属性值的不同，其方法是相同的。例如，当它们使用移动位置的函数之后，点的位相同的。例如，当它们使用移动位置的函数之后，点的位置属性值将随之变化。置属性值将随之变化。它们都从当前位置移到一个新位置，代表了新坐标处的点它们都从当前位置移到一个新位置，代表了新坐标处的点对象。通过分析一组对象对象。通过分析一组对象(A和和B)，抽取公共的行为将其放抽取公共的行为将其放入到一个类中，取名为入到一个类中，取名为Point类，并用图类，并用图2.4的的Point类模类模型表示它。型表示它。Point float x;float y;display();setxy();mo

25、ve();图图2.4 类类Point的结构图的结构图 它也由类名、一组属性和一组操作等它也由类名、一组属性和一组操作等3部分组成。类的属部分组成。类的属性只是性质的说明，对象的属性才是具体的数据。所以，性只是性质的说明，对象的属性才是具体的数据。所以，图图2.4的的Point类只是表示类名是类只是表示类名是Point，它的点位置是两它的点位置是两个实数，但还没有具体的位置。只有像本节个实数，但还没有具体的位置。只有像本节A和和B两点两点那样，具有确定的属性值，才是那样，具有确定的属性值，才是Point类的具体对象，称类的具体对象，称它为类它为类Point的一个实例。从图的一个实例。从图2.4可

26、以推出图可以推出图2.5所示的所示的一般的一般的“类类”模型结构图。模型结构图。类名类名属性属性1属性属性2 2属性属性n n操作操作1 1操作操作2 2操作操作n n图图2.5 类模型的结构图类模型的结构图抽象出这个类抽象出这个类Point，就可以专心集中精力研究有关就可以专心集中精力研究有关“点点”的概念，如果再给它增加一个颜色属性，就可以知道这的概念，如果再给它增加一个颜色属性，就可以知道这个类的所有对象都可以有颜色上的区别。无须再将注意力个类的所有对象都可以有颜色上的区别。无须再将注意力分散到有关任何一个具体点的坐标和颜色等细节中去。分散到有关任何一个具体点的坐标和颜色等细节中去。又如

27、大家非常熟悉的整数类，通过研究发现，它的属性是又如大家非常熟悉的整数类，通过研究发现，它的属性是一个整数集合，它提供的基本操作是四则运算。一个整数集合，它提供的基本操作是四则运算。8和和9是两是两个整数对象，个整数对象，8+9是使用整数类提供的相加求和操作。是使用整数类提供的相加求和操作。由此可见，类的概念来自于人们认识自然、认识社会的过由此可见，类的概念来自于人们认识自然、认识社会的过程。在这一过程中，人们主要使用由特殊到一般的归纳法程。在这一过程中，人们主要使用由特殊到一般的归纳法和由一般到特殊的演绎法。在归纳过程中，是从一个个具和由一般到特殊的演绎法。在归纳过程中，是从一个个具体的事物中

28、把共同的特征抽取出来，形成一个一般的概念，体的事物中把共同的特征抽取出来，形成一个一般的概念，这就是这就是“归类归类”；在演绎的过程中，又把同类的事物，根；在演绎的过程中，又把同类的事物，根据不同的特征分成不同的小类，这又是据不同的特征分成不同的小类，这又是“分类分类”。对于一个具体的类，它有许多具体的个体，这些个体叫做对于一个具体的类，它有许多具体的个体，这些个体叫做“对象对象”。举个例子，。举个例子，“人人”是一个类，具有是一个类，具有“直立行走、直立行走、会使用工具会使用工具”等一些区别于其他事物的共同特征；而张三、等一些区别于其他事物的共同特征；而张三、李四、王五等一个个具体的人，就是

29、李四、王五等一个个具体的人，就是“人人”这个类的一个这个类的一个个个“对象对象”，同一类的不同对象具有相同的行为方式（如，同一类的不同对象具有相同的行为方式（如张三和李四都能直立行走、会使用工具），不同类的对象张三和李四都能直立行走、会使用工具），不同类的对象具有不同的行为（例如张三能使用工具，坐标点具有不同的行为（例如张三能使用工具，坐标点A则不能则不能使用工具）。使用工具）。这种设计方法模仿了人们建立现实世界模型的方法，与人这种设计方法模仿了人们建立现实世界模型的方法，与人们认识客观事物的过程相一致，提高了编写程序的质量和们认识客观事物的过程相一致，提高了编写程序的质量和可靠性。可靠性。不

30、过，对已掌握了过程设计思想的程序员来说，则必须改不过，对已掌握了过程设计思想的程序员来说，则必须改变原来的思维方法。变原来的思维方法。由此可见，一个对象是由一些属性和操作构成的。对象的由此可见，一个对象是由一些属性和操作构成的。对象的属性和操作描述了对象的内部细节。类是具有相同的属性属性和操作描述了对象的内部细节。类是具有相同的属性和操作的一组对象集合，它为属于该类的全部对象提供了和操作的一组对象集合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和操作两个主要部分。统一的抽象描述，其内部包括属性和操作两个主要部分。这两个部分也是对象分类的依据，只有给出对象的属性和这两个部分也是对

31、象分类的依据，只有给出对象的属性和操作，才算对这个对象有了确切的认识和定义。操作，才算对这个对象有了确切的认识和定义。类的作用是定义对象。类和对象的关系如同一个模具与用类的作用是定义对象。类和对象的关系如同一个模具与用这个模具铸造出来的铸造件之间的关系。类给出了属于该这个模具铸造出来的铸造件之间的关系。类给出了属于该类的全部对象的抽象定义，而对象则是符合这种定义的实类的全部对象的抽象定义，而对象则是符合这种定义的实体。所以，体。所以，C+中将对象称做类的一个实例。在程序中，中将对象称做类的一个实例。在程序中，每个对象需要有自己的存储空间以保存它们自己的属性值。每个对象需要有自己的存储空间以保存

32、它们自己的属性值。所谓所谓“一个类的所有对象具有相同的属性一个类的所有对象具有相同的属性”，是指属性的，是指属性的个数、名称、数据类型相同，各个对象的属性值则可以互个数、名称、数据类型相同，各个对象的属性值则可以互不相同，并且随着程序的执行而变化。至于操作，则是所不相同，并且随着程序的执行而变化。至于操作，则是所有对象共同使用它们的类定义中给出的操作代码，在有对象共同使用它们的类定义中给出的操作代码，在C+中，每个操作是一个中，每个操作是一个“成员函数成员函数”，在，在Smalltalk中则称中则称为为“方法方法”。我们说同类对象具有相同的属性和操作，是。我们说同类对象具有相同的属性和操作，是

33、指它们的定义形式相同，而不是说每个对象的属性值都相指它们的定义形式相同，而不是说每个对象的属性值都相同。同。2.3.3封装封装举个简单的例子，电视机把各种部件都装在机箱里，遥控举个简单的例子，电视机把各种部件都装在机箱里，遥控功能装在遥控器盒子中。用户通过遥控器操作电视机，既功能装在遥控器盒子中。用户通过遥控器操作电视机，既方便了用户，也保护了电视机。将类封装起来，也是为了方便了用户，也保护了电视机。将类封装起来，也是为了保护类的安全，所谓安全，就是限制使用类的属性和操作。保护类的安全，所谓安全，就是限制使用类的属性和操作。按照面向对象的封装原则，一个对象的属性和操作是紧密按照面向对象的封装原

34、则，一个对象的属性和操作是紧密结合的，对象的属性只能由这个对象的操作来存取。对象结合的，对象的属性只能由这个对象的操作来存取。对象的操作分为内部操作和外部操作。内部操作只供对象内部的操作分为内部操作和外部操作。内部操作只供对象内部的其他操作使用的其他操作使用，不对外提供。外部操作对外提供一个消不对外提供。外部操作对外提供一个消息接口，通过这个接口接收对象外部的消息并为之提供操息接口，通过这个接口接收对象外部的消息并为之提供操作（服务）。对象内部数据结构的这种不可访问性称为信作（服务）。对象内部数据结构的这种不可访问性称为信息息(数据数据)隐藏。数据封装给数据提供了与外界联系的标准隐藏。数据封装

35、给数据提供了与外界联系的标准接口接口，无论是谁，只有通过这些接口，使用规范的方式，无论是谁，只有通过这些接口，使用规范的方式，才能访问这些数据。同时，由于程序员总是和接口打交道，才能访问这些数据。同时，由于程序员总是和接口打交道，因此就不必要了解数据的具体细节。简言之，封装就是把因此就不必要了解数据的具体细节。简言之，封装就是把对象的属性和操作结合成一个独立的系统单位，并尽可能对象的属性和操作结合成一个独立的系统单位，并尽可能隐蔽对象的内部细节。隐蔽对象的内部细节。由此可见，封装要求一个对象应具备明确的功能，并具有由此可见，封装要求一个对象应具备明确的功能，并具有接口以便和其他对象相互作用。同

36、时，对象的内部实现接口以便和其他对象相互作用。同时，对象的内部实现（代码和数据）是受保护的，外界不能访问它们。封装使（代码和数据）是受保护的，外界不能访问它们。封装使得一个对象可以像一个部件一样用在各种程序中，而不用得一个对象可以像一个部件一样用在各种程序中，而不用担心对象的功能受到影响。担心对象的功能受到影响。数据封装一方面使得程序员在设计程序时可以专注于自己数据封装一方面使得程序员在设计程序时可以专注于自己的对象，的对象，“各人自扫门前雪，莫管他人瓦上霜各人自扫门前雪，莫管他人瓦上霜”，同时也，同时也切断了不同模块之间数据的非法使用，减少了出错的可能切断了不同模块之间数据的非法使用，减少了

37、出错的可能性。性。在类中，封装是通过存取权限实现的，如将每个类的属性在类中，封装是通过存取权限实现的，如将每个类的属性和操作分为私有的和公有的两种类型。对象的外部只能访和操作分为私有的和公有的两种类型。对象的外部只能访问对象的公有部分，不能直接访问对象的私有部分。问对象的公有部分，不能直接访问对象的私有部分。2.3.4继承继承对象的另一个特点是继承。继承是一个对象可以获得另一对象的另一个特点是继承。继承是一个对象可以获得另一个对象的特性的机制，它支持层次类这一概念，例如红香个对象的特性的机制，它支持层次类这一概念，例如红香蕉苹果属于苹果类，而苹果类又属于水果类。通过继承，蕉苹果属于苹果类，而苹

38、果类又属于水果类。通过继承，低层的类只须定义特定于它的特征，而共享高层的类中的低层的类只须定义特定于它的特征，而共享高层的类中的特征。特征。继承具有重要的实际意义，它简化了人们对事物的认识和继承具有重要的实际意义，它简化了人们对事物的认识和描述。比如我们知道苹果可以吃，红香蕉继承苹果的特征，描述。比如我们知道苹果可以吃，红香蕉继承苹果的特征，当然也可以吃。从当然也可以吃。从“狗啃骨头狗啃骨头”可知无论是黄狗黑狗或者可知无论是黄狗黑狗或者花狗，它们都喜欢啃骨头。从花狗，它们都喜欢啃骨头。从“猫捉老鼠猫捉老鼠”可推知不管白可推知不管白猫还是黑猫，还是它们的子女，都继承捉老鼠的特长。俗猫还是黑猫，还

39、是它们的子女，都继承捉老鼠的特长。俗语语“老鼠生儿会打洞老鼠生儿会打洞”，不正是使用了，不正是使用了“继承继承”的概念吗的概念吗？再如我们认识了轮船的特征之后，就知道客轮是轮船的？再如我们认识了轮船的特征之后，就知道客轮是轮船的特殊种类，它具有轮船的特征。当研究客轮时，只要把精特殊种类，它具有轮船的特征。当研究客轮时，只要把精力用于发现和描述客轮独有的那些特征即可。力用于发现和描述客轮独有的那些特征即可。2.3.5多态性多态性不同的对象可以调用相同名称的函数，并可导致完全不同不同的对象可以调用相同名称的函数，并可导致完全不同的行为的现象称为多态性。利用多态性，程序中只须进行的行为的现象称为多态

40、性。利用多态性，程序中只须进行一般形式的函数调用，函数的实现细节留给接受函数调用一般形式的函数调用，函数的实现细节留给接受函数调用的对象。这大大提高了我们解决复杂问题的能力。举个最的对象。这大大提高了我们解决复杂问题的能力。举个最简单的例子，将两个数简单的例子，将两个数“相加相加”，这两个数可以是整数或，这两个数可以是整数或实数，将实数，将“+”看做一个特殊函数，则看做一个特殊函数，则8+7和和23.5+8.7都是都是使用使用“+”来完成两个数相加的功能，这就是来完成两个数相加的功能，这就是“+”体现的体现的多态性。由此可知，多态性。由此可知，“-”、“*”和和“/”也都具有这一也都具有这一特

41、征，而且还可以自己定义这些运算符的功能（后面将会特征，而且还可以自己定义这些运算符的功能（后面将会介绍如何实现这一称为运算符重载的方法）。类的多态性介绍如何实现这一称为运算符重载的方法）。类的多态性将更加精彩，这将留待第将更加精彩，这将留待第9章讨论，本章不再赘述。章讨论，本章不再赘述。2.4数据对象和数据类型数据对象和数据类型各种语言之间的主要区别有各种语言之间的主要区别有3点：数据类型、操作类型以点：数据类型、操作类型以及控制操作的方法。控制主要是指语言所提供的对数据序及控制操作的方法。控制主要是指语言所提供的对数据序列进行操作的机制。本节仅从通用性角度，简单地考察程列进行操作的机制。本节

42、仅从通用性角度，简单地考察程序设计语言中数据对象和数据类型的属性。序设计语言中数据对象和数据类型的属性。2.4.1数据对象、变量和常量数据对象、变量和常量一个数据对象就是能够存放和检索数据值的容器。数据一个数据对象就是能够存放和检索数据值的容器。数据对象有许多属性，最重要的属性是它的数据类型。这些对象有许多属性，最重要的属性是它的数据类型。这些属性决定数据对象可能存放的值的数目和类型，同时也属性决定数据对象可能存放的值的数目和类型，同时也决定了这些值的逻辑组织形式。决定了这些值的逻辑组织形式。数据值可以是单个数值、字符，也可以是指向另一个数据值可以是单个数值、字符，也可以是指向另一个数据对象的

43、指针。数据对象通常存放在计算机内存中，数据对象的指针。数据对象通常存放在计算机内存中，而数据值则表现为比特流（二进制位）模式。图而数据值则表现为比特流（二进制位）模式。图2.6是其是其示意图。示意图。在程序中，对象存在是有时间性的，这个存在时间称为对在程序中，对象存在是有时间性的，这个存在时间称为对象的生存期。在对象的生存期内，每个对象都可以用来保象的生存期。在对象的生存期内，每个对象都可以用来保存数据值。如果一个数据对象包含的数据值总是为一个数存数据值。如果一个数据对象包含的数据值总是为一个数据单位所操作，则称这个数据对象是基本的。例如对象据单位所操作，则称这个数据对象是基本的。例如对象5总

44、是被整数单位所操作，整数对象就是基本对象。如果是总是被整数单位所操作，整数对象就是基本对象。如果是其他数据对象的集合，例如某个对象含有整数和实数两种其他数据对象的集合，例如某个对象含有整数和实数两种基本数据对象，则可以用结构或类来实现它，基本数据对象，则可以用结构或类来实现它，C+中称这中称这种对象为构造类型数据对象。种对象为构造类型数据对象。程序员显式程序员显式(程序设计中将直截了当的明显方式称为显式程序设计中将直截了当的明显方式称为显式)定义和命名的数据对象称为变量。简单变量是有名字的基定义和命名的数据对象称为变量。简单变量是有名字的基本数据对象。通常认为变量的值通过赋值操作修改，即可本数

45、据对象。通常认为变量的值通过赋值操作修改，即可以通过赋值改变数据对象的值。以通过赋值改变数据对象的值。也就是说，数据对象和值之间的对应关系在数据对象生存也就是说，数据对象和值之间的对应关系在数据对象生存期中是可以改变的，这由程序员设计的程序决定。如果对期中是可以改变的，这由程序员设计的程序决定。如果对象的名字与字母的大小写有关，称为大小写敏感，否则称象的名字与字母的大小写有关，称为大小写敏感，否则称为大小写不敏感。为大小写不敏感。C+是大小写敏感的语言。是大小写敏感的语言。常量是在生存期中被永久性地赋予一个值（或一些值）的常量是在生存期中被永久性地赋予一个值（或一些值）的有名字的数据对象。文字

46、（文字常量）的名字恰好也表示有名字的数据对象。文字（文字常量）的名字恰好也表示了它的值（如以常量名了它的值（如以常量名25表示值为表示值为25的常量），即它们的常量），即它们的名字和值是一个统一体。常量和值之间对应关系的实现的名字和值是一个统一体。常量和值之间对应关系的实现是由编译器决定的。是由编译器决定的。一般常用如下几个特性描述数据对象：一般常用如下几个特性描述数据对象：1.类型类型类型是将数据对象和它可以取得数据值的集合联系起来，类型是将数据对象和它可以取得数据值的集合联系起来，例如正的整数对象例如正的整数对象(无符号整数对象无符号整数对象)的可取值范围是所有的可取值范围是所有自然数的集

47、合，字符对象的类型是人们所定义的字符集。自然数的集合，字符对象的类型是人们所定义的字符集。2.存储位置存储位置存储位置是内存中存放数据对象的具体位置，通常由编译存储位置是内存中存放数据对象的具体位置，通常由编译器分配，程序员不能修改。例如一个整数对象或者字符对器分配，程序员不能修改。例如一个整数对象或者字符对象存储在内存中的位置由编译器决定，不仅不同的编译器象存储在内存中的位置由编译器决定，不仅不同的编译器可能有不同的分配方法，就是同一个编译器，也可能随版可能有不同的分配方法，就是同一个编译器，也可能随版本的不同而异。本的不同而异。3.值值值用来描述对象的属性，值的绑定通常是赋值操作的结值用来

48、描述对象的属性，值的绑定通常是赋值操作的结果。例如使用赋值操作符果。例如使用赋值操作符“=”使一个整数对象的值为使一个整数对象的值为45，或者字符对象的值为字符集中的，或者字符对象的值为字符集中的“B”。值为数字值为数字45的对象是整数对象，而值为字符的对象是整数对象，而值为字符“45”的，则是字符的，则是字符对象。对象。4.名字名字“名字名字”由声明建立，是程序中可被引用的对象名，由声明建立，是程序中可被引用的对象名，例如整数对象例如整数对象a，通过通过“inta;”建立。字符对象建立。字符对象c，则则通过通过“charc;”建立。建立。5.组件组件组件含有一个或多个数据对象，本身也可含有组

49、件。组件含有一个或多个数据对象，本身也可含有组件。例如含有一个整数对象何一个字符对象的结构，就是一例如含有一个整数对象何一个字符对象的结构，就是一种组件。种组件。2.4.2数据类型数据类型数据类型是一个数据对象以及创建和操纵它们的操作集数据类型是一个数据对象以及创建和操纵它们的操作集合所组成的类。每种语言都有构成该语言的基本数据类合所组成的类。每种语言都有构成该语言的基本数据类型，例如上述的整型和字符类型都是型，例如上述的整型和字符类型都是C+的基本类型之的基本类型之一。除此之外，也可以提供定义新数据类型的机制，例一。除此之外，也可以提供定义新数据类型的机制，例如数组等。一个数据类型规范的基本

50、组件包括区别这个如数组等。一个数据类型规范的基本组件包括区别这个类型的数据对象的属性、这个类型的数据对象可能取的类型的数据对象的属性、这个类型的数据对象可能取的值以及定义这个类型的数据对象能提供的操作方法。值以及定义这个类型的数据对象能提供的操作方法。1.属性属性任何数据对象的基本属性（如数据类型和名）在生存期任何数据对象的基本属性（如数据类型和名）在生存期内不变。注意：某个属性的值和数据对象所含的值是不内不变。注意：某个属性的值和数据对象所含的值是不同的。例如当前整数对象同的。例如当前整数对象a的值为的值为5，整数对象的属性值，整数对象的属性值不是不是5，而是整数集合。，而是整数集合。2.值