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1 C+语言简介 清华大学 郑 莉 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 2 本讲内容 l类与对象 l继承与派生 l多态性 lC+标准模板库 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 3 回顾：面向过程的设计方法 l重点: 重点是实现的细节和过程，将数据与函数分开。 l形式： 主模块+若干个子模块（main()+子函数）。 l特点： 自顶向下，逐步求精功能分解。 l缺点： 效率低，程序的可重用性差。 面向对象的思想 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 4 面向对象的方法 l目的： 实现软件设计的产业化。 l观点： 自然界是由实体（对象）所组成。 l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： 高度概括、分类、和抽象。 面向对象的思想 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 5 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。 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 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 6 抽象实例钟表 l数据抽象： int Hour, int Minute, int Second l代码抽象： SetTime(), ShowTime() OOP的基本特点 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 7 抽象实例钟表类 class Clock public: void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second; ; OOP的基本特点 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 8 抽象实例人 l数据抽象： char *name,char *gender,int age,int id l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+语言程序设计简介清华大学 郑莉 9 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 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 10 封装 l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+语言程序设计简介清华大学 郑莉 11 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 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 12 多态性 l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 识符的个数。 l实现：重载函数和虚函数 OOP的基本特点 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 13 c+中的类 l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。 l利用类可以实现数据的封装、隐藏、 继承与派生。 l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 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 14 类的声明形式 类是一种用户自定义类型，其声明形式： 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+语言程序设计简介清华大学 郑莉 15 公有类型成员 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。 以关键字public修饰。 类 和 对 象 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 16 私有类型成员 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。 以关键字private修饰。 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 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 17 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。 以关键字protected修饰。 类 和 对 象 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 18 类的成员 class Clock public: void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour, Minute, Second; ; 类 和 对 象 数据成员 函数成员 void Clock : SetTime(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS; void Clock : ShowTime() cout using 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(); 类 和 对 象 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 25 组合的概念 l可以在已有的抽象的基础上实现更复 杂的抽象。 l类中的数据成员是另一个类的对象。 类 的 组 合 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 26 举例 class Point private: float x,y; /点的坐标 public: Point(float h,float v); /构造函数 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 类 的 组 合 class Line private: Point p1,p2; /线段的两个端点 public: Line(Point a,Point b); /构造函数 Void Draw(void); /画出线段 ; /.函数的实现略 49 28 继承与派生简介 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 29 类的继承与派生 l保持已有类的特性而构造新类的过程 称为继承。 l在已有类的基础上新增自己的特性而 产生新类的过程称为派生。 l被继承的已有类称为基类（或父类） 。 l派生出的新类称为派生类。 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 30 继承与派生问题举例 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 31 继承与派生问题举例 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 32 继承与派生问题举例 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 33 继承与派生问题举例 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 34 继承与派生的目的 l继承的目的：实现代码重用。 l派生的目的：当新的问题出现，原有 程序无法解决（或不能完全解决）时 ，需要对原有程序进行改造。 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 35 派生类的声明 class 派生类名：继承方式 基类名 成员声明； 类的继承与派生 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 36 继承举例 class Point/基类Point类的声明 public:/公有函数成员 void InitP(float xx=0, float yy=0) X=xx;Y=yy; void Move(float xOff, float yOff) X+=xOff;Y+=yOff; float GetX() return X; float GetY() return Y; private:/私有数据成员 float X,Y; ; 类成员的访问控制 class Rectangle: public Point /派生类声明 public:/新增公有函数成员 void InitR(float x, float y, float w, float h) InitP(x,y);W=w;H=h;/调用基类公有成员函数 float GetH() return H; float GetW() return W; private:/新增私有数据成员 float W,H; ; 37 #include #include using namecpace std; int main() Rectangle rect; rect.InitR(2,3,20,10); /通过派生类对象访问基类公有成员 rect.Move(3,2); cout using namespace std; class complex/复数类声明 public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0)real=r;imag=i; /构造函数 complex operator + (complex c2); /+重载为成员函数 complex operator - (complex c2); /-重载为成员函数 void display(); /输出复数 private:/私有数据成员 double real;/复数实部 double imag;/复数虚部 ; 45 complex complex: operator +(complex c2) /重载函数实现 complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag); 46 complex complex: operator -(complex c2) /重载函数实现 complex c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; return complex(c.real,c.imag); 47 void complex:display() cout using namespace std; class B0/基类B0声明 public:/外部接口 virtual void display() /虚成员函数 coutdisplay(); int main()/主函数 B0 b0, *p;/声明基类对象和指针 B1 b1;/声明派生类对象 D1 d1;/声明派生类对象 p= fun(p);/调用基类B0函数成员 p= fun(p);/调用派生类B1函数成员 p= fun(p);/调用派生类D1函数成员 运行结果： B0:display() B1:display() D1:display() 52 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 53 函数模板 l函数模板可以用来创建一个通用功能 的函数，以支持多种不同形参，进一 步简化重载函数的函数体设计。 l声明方法： template 函数声明 函 数 模 板 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 54 求绝对值函数的模板 #include using namespace std; template T abs(T x) return x class 类名 类成员声明 l如果需要在类模板以外定义其成员 函数，则要采用以下的形式： template 类型名 类名:函数名（参数表） 类 模 板 58 C+标准模板库简介 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 59 泛型程序设计 l将程序写得尽可能通用 l将算法从特定的数据结构中抽象出来，成 为通用的 lC+的模板为泛型程序设计奠定了关键的基 础 lSTL是泛型程序设计的一个范例 容器(container) 迭代器(iterator) 算法（algorithms） 函数对象（function object） C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 60 容器 l容器类是容纳、包含一组元素或元素 集合的对象。 l异类容器类与同类容器类 l顺序容器与关联容器 l七种基本容器： 向量（vector）、双端队列（deque） 、列表（list）、集合（set）、多重集 合（multiset）、映射（map）和多重 映射（multimap） 概念和术语 C+语言程序设计简介清华大学 郑莉 61 容器的接口 l通用容器运算符 =，!=，=， #include #include /包含向量容器头文件 using namespace std ; int main() vector A(10); int n; int primecount =