C语言程序设计清华大学郑莉.pptx
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1、1本章主要内容面向对象的思想OOP的基本特点类概念和声明对象构造函数析构函数内联成员函数拷贝构造函数类的组合结构体与联合体深度探索第1页/共97页2回顾:面向过程的设计方法重点:如何实现的细节和过程,将数据与函数分开。形式:主模块+若干个子模块(main()+子函数)。特点:自顶向下,逐步求精功能分解。缺点:效率低,程序的可重用性差。面向对象的思想第2页/共97页3面向对象的方法目的:实现软件设计的产业化。观点:自然界是由实体(对象)所组成。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。要求:高度概括、分类、和抽象。面向对象的思想第3页/共97页4抽象抽象是对具体对象(问题)进行概
2、括,抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。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的基本特点第4页/共97页5抽象实例钟表数据抽象:int hour,int minute,int second代码抽象:setTime(),showTime()OOP的基本特点第5页/共97页6抽象实例钟表类class Clock public:void setTime(int newH,int newM,int newS);void showTime();pr
3、ivate:int hour,minute,second;OOP的基本特点第6页/共97页7抽象实例人数据抽象:string name,string gender,int age,int id代码抽象:生物属性角度:getCloth(),eat(),step(),社会属性角度:work(),promote(),OOP的基本特点第7页/共97页8封装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。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OOP的基本特点第8页/共97页9封装实例:class Cl
4、ock 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第9页/共97页10继承与派生是C+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,进行更具体的说明。实现:声明派生类见第7章OOP的基本特点第10页/共97页11多态性多态:同一名称,不同的功能实现方式。目的:达到行为标识统一,减少程序中标识符的个数。实现:重载函数和虚函数见第8章OOP的基本特点第11页/共97页12c+中的类类是具有相同属
5、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的抽象描述,其内部包括属性和行为两个主要部分。利用类可以实现数据的封装、隐藏、继承与派生。利用类易于编写大型复杂程序,其模块化程度比C中采用函数更高。类 和 对 象第12页/共97页13类的声明形式 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 象第13页/共97页14公有类型成员在关键字public后面声明,它们是类与外部的接口,任何外部函数都可以访问公有类型数据和函数。类 和 对 象第14页/共97页15私有类型成员在关键字
6、private后面声明,只允许本类中的函数访问,而类外部的任何函数都不能访问。如果紧跟在类名称的后面声明私有成员,则关键字private可以省略。类 和 对 象第15页/共97页16保护类型与private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。类 和 对 象第16页/共97页17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第17页/共97页void Clock:set
7、Time(int newH,int newM,int newS)hour=newH;minute=newM;second=newS;void Clock:showTime()cout hour :minute :second;18第18页/共97页19成员数据与一般的变量声明相同,但需要将它放在类的声明体中。类 和 对 象第19页/共97页20成员函数在类中说明原型,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。也可以直接在类中给出函数体,形成内联成员函数。允许声明重载函数和带默认形参值的函数类 和 对 象第20页/共97页21内联成员函数为了提高运行时的效率,对于较简单的函数可以声
8、明为内联形式。内联函数体中不要有复杂结构(如循环语句和switch语句)。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 象第21页/共97页22内联成员函数举例(一)class Point public:void init(int initX,int initY)x=initX;y=initY;int getX()return x;int getY()return y;private:int x,y;类 和 对 象第22页/共97页23内联成员函数举例(二)class Point public:void init(int initX,int init
9、Y);int getX();int getY();private:int x,y;类 和 对 象第23页/共97页inline void Point:init(int initX,int initY)x=initX;y=initY;inline int Point:getX()return x;inline int Point:GetY()return y;24第24页/共97页25对象类的对象是该类的某一特定实体,即类类型的变量。声明形式:类名 对象名;例:Clock myClock;类 和 对 象第25页/共97页26类中成员的访问方式类中成员互访直接使用成员名类外访问使用“对象名.成员名
10、”方式访问 public 属性的成员类 和 对 象第26页/共97页27例4-1类的应用举例#includeusing namespace std;class Clock ./类的声明略/.类的实现略int main()Clock myClock;myClock.setTime(8,30,30);myClock.showTime();return 0;类 和 对 象第27页/共97页28构造函数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,或者说将对象初始化为一个特定的状态。在对象创建时由系统自动调用。如果程序中未声明,则系统自动产生出一个隐含的参数列表为空的构造函数允许为内联函数、重载
11、函数、带默认形参值的函数构造函数和析构函数第28页/共97页29构造函数举例class Clock public:Clock(int newH,int newM,int newS);/构造函数void setTime(int newH,int newM,int newS);void showTime();private:int hour,minute,second;构造函数和析构函数第29页/共97页构造函数的实现:Clock:Clock(int newH,int newM,int newS)hour=newH;minute=newM;second=newS;建立对象时构造函数的作用:int
12、main()Clock c(0,0,0);/隐含调用构造函数,将初始值作为实参。c.showTime();return 0;30第30页/共97页31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第31页/共97页32拷贝构造函数(例4-2)class Point public:Point(int xx=0,int yy=0)x=xx;y=yy;Point(Point&p);int getX()ret
13、urn x;int getY()return y;private:int x,y;构造函数和析构函数第32页/共97页Point:Point(Point&p)x=p.x;y=p.y;cout Calling the copy constructor endl;33第33页/共97页34拷贝构造函数(例4-2)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 cout b.getX()endl;cout b.ge
14、tX()endl;构造函数和析构函数第34页/共97页35拷贝构造函数(例4-2)若函数的形参为类对象,调用函数时,实参赋值给形参,系统自动调用拷贝构造函数。例如:void fun1(Point p)void fun1(Point p)cout p.getX()endl;cout p.getX()endl;int main()int main()Point a(1,2);Point a(1,2);fun1(a);/fun1(a);/调用拷贝构造函数 return 0;return 0;构造函数和析构函数第35页/共97页36拷贝构造函数(例4-2)当函数的返回值是类对象时,系统自动调用拷贝构造
15、函数。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 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第36页/共97页37隐含的拷贝构造函数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含的拷贝构造函数。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,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第37页/共97页38析构函
16、数完成对象被删除前的一些清理工作。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间。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。构造函数和析构函数第38页/共97页39构造函数和析构函数举例#include using namespace std;class Point public:Point(int xx,int yy);Point();/.其他函数原型private:int x,y;构造函数和析构函数第39页/共97页Point:Point(int xx,int yy)x=xx;y=yy;Point:Point()/.其他函数的实现略40第40页/共9
17、7页41类的应用举例(例4-3)一圆形游泳池如图所示,现在需在其周围建一圆形过道,并在其四周围上栅栏。栅栏价格为35元/米,过道造价为20元/平方米。过道宽度为3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。游泳池过道第41页/共97页#include using namespace std;const float PI=3.141593;/给出p的值const float FENCE_PRICE=35;/栅栏的单价const float CONCRETE_PRICE=20;/过道水泥单价class Circle/声明定义类Circle 及其数据和方法public:/外部接口C
18、ircle(float r);/构造函数float circumference();/计算圆的周长float area();/计算圆的面积private:/私有数据成员float radius;/圆半径;42第42页/共97页/类的实现/构造函数初始化数据成员radiusCircle:Circle(float r)radius=r;/计算圆的周长float Circle:circumference()return 2*PI*radius;/计算圆的面积float Circle:area()return PI*radius*radius;43第43页/共97页int main()float ra
19、dius;cout radius;Circle pool(radius);/游泳池边界Circle poolRim(radius+3);/栅栏 /计算栅栏造价并输出 float fenceCost=poolRim.circumference()*FENCE_PRICE;cout Fencing Cost is$fenceCost endl;44第44页/共97页/计算过道造价并输出float concreteCost=(poolRim.area()-pool.area()*CONCRETE_PRICE;cout Concrete Cost is$concreteCost endl;return
20、 0;运行结果Enter the radius of the pool:10Fencing Cost is$2858.85Concrete Cost is$4335.445第45页/共97页46组合的概念类中的成员数据是另一个类的对象。可以在已有抽象的基础上实现更复杂的抽象。类 的 组 合第46页/共97页47举例class Point private:float x,y;/点的坐标public:Point(float h,float v);/构造函数 float getX();/取X坐标 float getY();/取Y坐标 void draw();/在(x,y)处画点;/.函数的实现略类
21、的 组 合第47页/共97页class distanceprivate:Point p1,p2;/线段的两个端点 double dist;public:distance(Point a,Point b);/构造函数 void get_dist(void);/求出距离;/.函数的实现略48第48页/共97页49类组合的构造函数设计原则: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。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 类 的 组 合第49页/共97页50类组合的构造函数调用首先调用内嵌对象的构造函数(按内嵌时的
22、声明顺序,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反)。成员对象构造函数调用顺序:按对象成员的声明顺序,先声明者先构造。初始化列表中未出现的成员对象,调用用默认构造函数(即无形参的)初始化处理完初始化列表之后,再执行构造函数的函数体。类 的 组 合第50页/共97页51类的组合举例(二)class Part /部件类public:Part();/构造函数 Part(int i);/构造函数重载 Part();/析构函数 void Print();/输出private:int val;/部件值;类 的 组 合第51页/共97页class Whole public:Whol
23、e();Whole(int i,int j,int k);Whole();/析构函数 void Print();private:Part one;/部件一 Part two;/部件二 int date;/组装日期;52第52页/共97页/无参数的构造函数Whole:Whole()date=0;/有参数的构造函数,传递给相应的对象成员Whole:Whole(int i,int j,int k):two(i),one(j),date(k)/本类成员形参k可以在初始化,等同上面/.其他函数的实现略53第53页/共97页例4-4 类的组合,线段(Line)类/4_4.cpp#include#inclu
24、de using namespace std;class Point /Point类定义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;Point:Point(Point&p)/复制构造函数的实现x=p.x;y=p.y;cout Calling the copy constructor of Point endl;54第54页/共97页例4-4 类的组合,线段(Line)类(续)/类的组合class Line /Line类的
25、定义public:/外部接口Line(Point xp1,Point xp2);double getLen()return len;private:/私有数据成员Point p1,p2;/Point类的对象p1,p2double len;/组合类的构造函数Line:Line(Point xp1,Point xp2):p1(xp1),p2(xp2)cout Calling constructor of Line endl;double x=static_cast(p1.getX()-p2.getX();double y=static_cast(p1.getY()-p2.getY();len=sq
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