C++类与对象

1本章主要内容*面向对象的思想OOP及其基本特点类概念和声明对象构造函数析构函数拷贝构造函数内联成员函数类的聚集静态成员友元this2回顾：面向过程的设计方法重点:–如何实现细节过程，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，可维护性差，可重用性差。一面向对象的思想3面向对象的方法目的：–高效快捷地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。面向对象的思想面向对象(ObjectOriented,OO)是当前计算机界关心的重点，它是20世纪90年代以来软件开发方法的主流。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发，扩展到很宽的范围。如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象的基本概念面向对象的思想对象：现实世界中的各种具体的或抽象的“事物”简单对象：简单类型的对象。如int类型的常量或变量。复杂对象：复杂类型的对象。如用class、struct和union定义的类型的常量或变量。函数成员操作行为数据成员属性特征程序设计对象模型现实世界面向对象的基本概念人类的定义：structHUMANKIND{char*name;doubleweight;public:voideat();voidwear();voidreside();voidtravel();};人类的实例：HUMANKINDZhang;特征、属性、数据成员行为、操作、函数成员面向对象的基本概念7面向对象程序设计（OOP）面向对象程序设计的四个阶段：系统分析，系统设计，对象设计，对象实现。①系统分析：理解应用系统的定义及建立应用系统的对象模型。分析和发现对象，定义对象的属性和内部状态变换，定义外部事件和对象之间的联系及约束，最终建立应用系统的对象模型、动态模型及功能模型。②系统设计：确立对象模型的实现方法。分解系统，确定系统固有的并发性，分配处理器的任务，选择数据存储的管理手段，处理全局资源的访问，确立应用系统的边界。二OOP及其基本特点8面向对象程序设计的四个阶段（续）：③对象设计：将系统分析阶段建立的三种模型转换成类。将对象模型转换为类的属性，将动态模型转换为类的方法，将功能模型转换为主控或子控模块。转换对象模型时要考虑对象关联；转换动态模型应选用事件驱动；转换功能模型时用顺序或事件驱动实现流程控制。④对象实现：用面向对象的程序设计语言实现对象设计阶段定义的类。选择合适的程序语言及开发环境，定义类的属性及其方法，编写主控模块及子控模块，针对具体语言进行性能调整。面向对象程序设计（OOP）二OOP及其基本特点9抽象抽象是对具体对象（问题）进行概括，抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。–先注意问题的本质及描述，其次是实现过程或细节。–属性抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量）。–行为抽象：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10抽象实例——钟表属性抽象：intHour,intMinute,intSecond行为抽象：setTime（）,showTime（）OOP的基本特点11抽象实例——钟表类classClock{public:voidsetTime(intNewH,intNewM,intNewS);voidshowTime（）;private:intHour,Minute,Second;};OOP的基本特点12抽象实例——人属性抽象：char*name,char*sex,intage,intid行为抽象：生物属性角度：getCloth（）,eat（）,step（）,…社会属性角度：work（）,promote（）,…OOP的基本特点13封装将抽象出的属性成员、行为成员相结合，将它们视为一个整体。–目的是增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14封装实例：classClock{public:voidsetTime(intNewH,intNewM,intNewS);voidshowTime（）;private:intHour,Minute,Second;};边界特定的访问权限OOP的基本特点外部接口15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OOP的基本特点16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OOP的基本特点17OOP的基本特点OOP的四个基本特征(小结)：–抽象–封装–继承–多态对具体对象(问题)进行概括，抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。将抽象出的数据及方法结合为一个整体的信息隐蔽技术。对具有层次关系的类的数据和操作进行共享的一种方式。不同的对象接受同一消息时产生不同的行动的现象。18c++中的类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。三类和对象19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20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。21私有类型成员在关键字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。22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，后面章讲。23类的成员classClock{public:voidsetTime(intNewH,intNewM,intNewS);voidshowTime（）;private:intHour,Minute,Second;};类和对象成员变量成员函数voidClock::setTime(intNewH,intNewM,intNewS){Hour=NewH;Minute=NewM;Second=NewS;}voidClock::showTime（）{coutHour:Minute:Second;}25成员变量与一般的变量声明相同，但需要将它放在类的声明体中。26成员函数在类中说明原形，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缺省形参值的函数27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28内联成员函数举例(一)classPoint{public:inlinevoidinit(intinitX,intinitY){x=initX;y=initY;}inlineintgetX（）{returnx;}inlineintgetY（）{returny;}private:intx,y;};类和对象29内联成员函数举例(二)classPoint{public:inlinevoidinit(intinitX,intinitY);inlineintgetX（）；inlineintgetY（）；private:intx,y;};类和对象inlinevoidPoint::Init(intinitX,intinitY){X=initX;Y=initY;}inlineintPoint::getX（）{returnX;}inlineintPoint::getY（）{returnY;}31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：ClockmyClock;类和对象32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”方式访问public属性的成员类和对象33例4-1类的应用举例#includeiostream.hclassClock{......//类的声明略}//......类的实现略voidmain(void){ClockmyClock;myClock.setTime(8,30,30);myClock.showTime（）;}类和对象34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缺省形式的构造函数允许为内联函数、重载函数、带缺省形参值的函数构造函数和析构函数35构造函数举例classClock{public:Clock(intNewH,intNewM,intNewS);//构造函数voidsetTime(intNewH,intNewM,intNewS);voidshowTime（）;private:intHour,Minute,Second;};构造函数和析构函数构造函数的实现：Clock::Clock(intNewH,intNewM,intNewS){Hour=H;Minute=M;Second=S;}建立对象时构造函数的作用：voidmain（）{Clockc(0,0,0);//隐含调用构造函数，将初始值作为实参。c.showTime（）;}37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::类名（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38例4-2拷贝构造函数举例classPoint{public:Point(intxx=0,intyy=0){x=xx;y=yy;}Point(constPoint&p);intgetX（）{returnx;}intgetY（）{returny;}private:intx,y;};构造函数和析构函数Point::Point(constPoint&p){x=p.x;y=p.y;cout拷贝构造函数被调用endl;}40例4-2拷贝构造函数举例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它实现拷贝赋值。voidmain(void){PointA(1,2);PointB(A);//拷贝构造函数被调用coutB.getX（）endl;}构造函数和析构函数41拷贝构造函数举例(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：voidfun1(Pointp){coutp.getX（）endl;}voidmain（）{PointA(1,2);fun1(A);//调用拷贝构造函数}构造函数和析构函数42拷贝构造函数举例(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函数。例如：Pointfun2（）{PointA(1,2);returnA;//调用拷贝构造函数}voidmain（）{PointB;B=fun2（）;}构造函数和析构函数43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