面向对象程序设计C++课件.ppt

第一章 面向对象及c+基础知识,一、面向过程与面向对象,c+的历史 simula67、ada、cpl、 bcpl、b语言、c语言、带类的c、c+,机器语言,汇编语言,高级语言,自然语言,面向对象,面向过程,抽象：一组对象的共同特征抽象为类。 封装：将一组数据及其相关的操作集合在一起。like a 饮料机。 继承：一个对象可以获得其他对象的特征。 多态性：不同对象调用相同的接口，但结果不同。,二、面向对象程序设计方法,三、c+新的风格（1/5）,输入/输出 scanf(“%d”,&i)cini printf(“%d”,i)couti 不需要记格式说明符，c+根据数据类型自动匹配。,三、c+新的风格（2/5）,灵活的注释 couti; /输出i的值 新的换行符 coutiendl; /输出i的值,三、c+新的风格（3/5）,告别宏定义 无参数宏 #define n 10const int n=10; 有参数宏 #define max(x,y) xy?x:y inline int max(int x,int y) return xy?x:y; 可以在编译时做数据类型的校验，避免隐含的错误。,三、c+新的风格（4/5）,使用函数原型和缺省参数 函数原型 返回值类型 函数名(参数列表); 缺省参数 int func(int x,int y=1,int z=2);,参数列表中的参数名称可以没有,缺省参数必须全部在参数列表最后,三、c+新的风格（5/5）,新的内存分配函数 mallocnew freedelete new不需要做类型转换。 int *p=new int(5); *p=8; delete p; int *q=new int5; q2=5; delete q;,四、内联函数,内联函数的运行方式和有参数宏相同。 内联函数有两种形式： 有inline的函数 在类定义中给出函数体的函数,五、引用（1/5）,引用相当于给变量起个别名。 用 /输出20,五、引用（2/5）,对const变量/对不同数据类型变量的引用不共用内存。 const int num = 10; int /输出20,五、引用（3/5）,不能声明: 引用的引用 int,五、引用（4/5）,引用作为函数参数时，形参的变化将会影响实参。,int swap(int 结果为：20,10,五、引用（5/5）,引用作为函数返回值，函数调用可以放在等号左边。,int a=1,2,3,4,5; int 结果为：1,2,10,4,5,第二章 类和对象,第二章 类和对象 一、定义类（1/2）,class 类名 访问权限： 数据成员； 函数成员； ,public private（缺省值） protected,class location private: int x,y; public: int getx() return x; int gety(); void init(int a,int b) x=a;y=b; ; int location:gety() return y;,一、定义类（2/2）,不能对变量初始化,类定义完成必须加;,:为作用域运算符/类成员名限定符,二、使用类和对象,location p1,*p2; p1.init(1,2); p2 = /错,类的实例化，分配内存,成员选择运算符,三、内联成员函数,location类中的init、getx函数均为内联函数，gety不是。如果gety换成下面的形式，也将成为内联函数。 inline int location:gety() return y;,四、成员函数重载及缺省参数,成员函数重载：函数名相同，但参数（类型/个数）不同。 int getx(int a); int getx(); 缺省参数：将init改为 void init(int a=0,int b=0) x=a; y=b; p1.init(); p1.init(3); p2-init(3,3);,五、this指针,类的数据成员可以在类的函数成员中被访问。why? 不同对象的数据成员不互相影响。why? 不同对象调用函数成员时，this指针指向不同的对象。 return x;return this-x;,六、结构和联合,关键词class可以被换成struct、union来定义类。 struct:成员的访问权限缺省为public。 union:成员的访问权限缺省为public，且某时刻只有一个成员出现。 联合不能做基类和派生类 联合中不能说明虚函数 无名联合不能有成员函数,七、类作用域（1/3）,说明类时的一对 形成类作用域。 成员函数内的标识符： 局部变量=类作用域=全局变量 class a int i=10; int i; int a:geti() public: int i=20;return i; int geti(); a a; ; couta.geti();,七、类作用域（2/3）,类中定义的枚举成员，可以用类成员名限定存取，也可以用成员选择运算符存取。 类说明分定义性说明和引用性说明两类，在引用性说明阶段不能实例化对象，只能说明对象指针或引用。,七、类作用域（3/3）,class a public: enum colorred,green,blue; a a; /错 a *p; a ,八、空类/嵌套类,空类：没有任何成员的类。 嵌套类：在另一个类中声明的类。一般嵌套类只用于它所声明的类中。 class a public: class b int i; ; b b; ;,九、类对象的性质及存取,对象之间可以互相赋值。 对象可以用作数组元素。 可以说明指向对象的指针 对象可用作函数参数，为值调用 一个对象可以做另一个对象的成员（对象成员）,第三章 构造函数与析构函数,第三章 构造函数与析构函数 一、构造函数（1/3）,类中与类同名且没有返回值类型的成员函数构造函数。 class a int k; public: a(); a(int); ;,可以有多个,一、构造函数（2/3）,声明对象 new对象,构造函数在实例化对象时将被调用。 a:a() cout“a()”endl; a:a(int i) k=i;cout“a(”i“)”endl; a a; /输出a() a *c; a /输出a(5),一、构造函数（3/3）,缺省构造函数：无参数的构造函数。缺省什么都不做。 复制初始化构造函数：参数类型为 类名,二、析构函数（1/2）,类中名称为类名、没有返回值类型、没有参数的成员函数析构函数。 class a int k; public: a(); a(int); a(); ;,只有一个,二、析构函数（2/2）,对象生命期结束 delete对象,析构函数在对象生命期结束时将被调用。 a:a() cout“a()”endl; main() a a; a *c; c = new a(5); delete c; /输出a() /对象a生命期结束，输出a(),三、构造函数类型转换,类的构造函数可以完成从基本数据类型到类类型的转换。 转换过程为：先建立隐藏对象，使用完成后将隐藏对象析构。 参见p49.cpp,四、对象初始化（1/2）,注意指针数据成员。 参见p50.cpp,四、对象初始化（2/2）,如果函数参数为对象，初始化形参时需要调用复制初始化构造函数。 如果函数返回值为对象，也需要调用复制初始化构造函数。 参见p51.cpp,五、对象赋值,缺省的赋值操作完成逐成员赋值。 自定义赋值操作格式为： 类名& operator=(类名&) 对象之间互相赋值时该函数将被调用。 obj1 = obj2obj1.operator=(obj2) 参见p54.cpp,六、对象成员（1/2）,类中具有类类型的数据成员称为对象成员。 对象成员一般通过成员初始化列表初始化。 对象成员的构造函数先调用。 多个对象成员构造函数的调用顺序取决于在类中说明的顺序，与成员初始化列表中的顺序无关。 析构函数的调用顺序完全相反。 参见p56.cpp,六、对象成员（2/2）,class x 类1 obj1; 类2 obj2; x:x(参数表1):obj2(参数表2),obj1(参数表3) ; main() x a; /构造函数调用顺序：类1=类2=x /析构函数调用顺序：x=类2=类1,对象成员,成员初始化列表,七、其他数据成员,所有数据成员的初始化都可以在成员初始化列表中进行。 const成员、引用成员的初始化必须通过成员初始化列表完成。 参见p57.cpp,第四章 继承和派生类,一、基本概念,类的派生：通过特殊化已有的类建立新类的过程。 基类（父类）：已有的类。 派生类（子类）：新建立的类。 继承表示类属关系，而不是构成关系。,派生类直接拥有基类的所有成员 派生类可以增加新成员 派生类可以重新定义基类的成员函数 派生类可以改变现有成员的属性,二、继承的属性,性质扩展,性质约束,构造函数和析构函数不被继承,三、继承的分类,单一继承 多重继承,输入设备,输出设备,输入/输出设备,人,教师,学生,（单一继承）,（多重继承）,四、单一继承,class 派生类名：访问控制 基类名 ;,public private protected,单一继承举例,class point int x,y; public: void show(); ;,class rect:public point int w,h; public: void show() point:show();coutw“,”hendl; int area(); ;,五、保护成员,兼有私有成员和公有成员双重角色。 基类的保护成员可以在派生类内部访问。,保护成员举例,class point protected: int x,y; public: void show(); ;,class rect:public point int w,h; public: void show() coutx“,”y “,”w“,”hendl; int area(); ;,六、公有派生,基类公有成员派生类公有成员 基类保护成员派生类保护成员 基类私有/不可访问成员派生类不可访问成员,公有派生赋值兼容规则,派生类对象可以赋给基类对象 派生类对象可以初始化基类引用 派生类对象地址可以赋给基类指针 rect r; p = r; point p; ptr = 注：ptr, pref只能访问point类的成员。,七、保护派生,基类公有成员派生类保护成员 基类保护成员派生类保护成员 基类私有/不可访问成员派生类不可访问成员,八、私有派生,基类公有成员派生类私有成员 基类保护成员派生类私有成员 基类私有/不可访问成员派生类不可访问成员,派生总结,派生 权限,基类 成员权限,public,protected,private,类内,类外,类内,类外,类内,类外,public,protected,private,派生类内,举例,参见p70.cpp,九、多重继承,class 派生类名：访问控制 基类名1， 访问控制 基类名2 ;,public private protected,基类互不相同,多重继承举例,参见p71.cpp,十、构造函数与析构函数调用顺序,需要由派生类构造函数调用基类构造函数，完成基类成员的初始化。 在成员初始化列表中实现。 构造函数调用顺序： 基类派生类对象成员派生类 析构函数调用顺序： 基类派生类对象成员派生类,构造/析构函数调用举例,参见p73.cpp 参见p74.cpp,十一、两义性及支配规则,两义性对一个名字的访问不确定。 两义性检查先于访问权限，所以访问权限不能解决两义性问题。,两义性举例,class a public: int i; ; class b public: int i; ;,class c:public a,public b public: void show() coutiendl; ;,两义性及支配规则（续）,类y是类x的基类，则类x中的名字n支配类y中同名字的n支配规则。 被支配的名字在使用时必须做成员名限定（作用域分辨）。,支配规则举例,class a public: int i; ; class b public: int i; ;,class c:public a,public b public: int i; void show() coutia:i b:i endl; ;,支配规则举例,参见p76.cpp 参见p78.cpp,十二、虚基类,指定派生类的基类时，加关键字virtual将基类说明成虚基类。 派生类可以有多个虚基类。 虚基类使得多重继承路径中的公共基类只产生一个实例。,虚基类举例,class a public: int i; ; class b:virtual public a ; class c:public virtual a ;,class d:public b, public c ; d obj; obj.iobj.a:i obj.b:iobj.c:i,虚基类说明,虚基类指针/引用不能转换为派生类。 派生类构造函数需要显式调用虚基类的构造函数。,虚基类举例,参见p81.cpp,第五章 多态性和虚函数,一、基本概念,多态性：又称为约束、动态约束，主要指函数调用的多态性。 分类 编译时的多态性：函数重载 运行时的多态性：继承和虚函数,静态联编 速度快,动态联编 速度慢,class squared public: int squ(int k)return k*k; double squ(double k) return k*k; ; main() squared obj; coutobj.squ(2)obj.squ(2.5)endl; ,二、静态联编,三、动态联编,参见p90.cpp,四、虚函数,函数声明前加virtual class a virtual void func(); ; void a:func() ,虚函数说明,只能是类中的非静态成员函数 派生类中和基类完全相同的函数，如果基类中是虚函数，派生类中的自动为虚函数 可以通过成员名限定强制使用静态联编 派生类中定义的虚函数的访问权限不影响动态联编 构造/析构函数中调用虚函数采用静态联编,虚函数举例,参见p92.cpp 参见p93.cpp 参见p95.cpp,五、纯虚函数和抽象类,纯虚函数：不需要提供函数的实现代码。 class 类名 virtual 返回值类型 函数名(参数列表)=0; ; 抽象类：包含纯虚函数的类。,纯虚函数和抽象类说明,一个类可以有多个纯虚函数。 抽象类至少有一个纯虚函数。 抽象类只能作为基类派生新类，不能实例化对象，但可以说明指向抽象类对象的指针。 抽象类的派生类必须提供纯虚函数的实现代码，或者继续将它说明为纯虚函数。 成员函数可以调用纯虚函数，但构造/析构函数中不行。,纯虚函数和抽象类举例,参见p97.cpp 参见p98.cpp 参见p100.cpp 参见p101.cpp,六、虚析构函数,虚析构函数的调用采用动态联编。 如果基类的析构函数为虚函数，则派生类的析构函数自动为虚函数。,虚析构函数举例,参见p103.cpp 参见p95.cpp,第六章 进一步使用成员函数 202.106.114.223/zk/,6.1 静态成员,静态变量 静态对象 静态成员,一、静态变量,只初始化一次 main() for(int i=0;i3;i+) static int n=0; n+; coutnendl; ,输出： 1 2 3,二、静态对象,实例化对象时加static 例如：假定a为一个类, static a a; 则a为一个静态对象。,静态对象举例,参见pmy1.cpp,三、静态成员,class a static int x; public: static int getx(); int a:getx() return x;,静态成员说明,静态成员为类所有对象共享 不需要实例化对象，静态成员就存在，可用成员名限定直接访问 静态成员函数没有this指针 静态成员可以被继承，所有基类和派生类对象共享该成员 静态成员的初始化不能在成员初始化列表中进行,静态成员说明（续）,为保证封装性，一般将静态数据成员定义为private，然后定义public的静态成员函数对其访问 静态成员函数不能是虚函数 静态数据成员只是一个引用性说明，必须在类定义外给出定义性说明,静态成员举例,参见pmy2.cpp,6.2 const成员,const变量 const对象 const成员,一、 const变量,值不能被修改 main() const int i=10; i=20; /错 int j = 30; const int* p1 = /错 ,实例化对象时加const 例如：假定a为一个类, const a a; 则a为一个const对象。 const对象的值不能被修改 const对象只能访问const成员函数,二、const对象,const对象举例,class a public: int n; a(int k) n = k; int getn() return n; ; void main() const a a(10); a.n = 20; /错，a的值不能被修改 couta.getn(); /错，a只能访问const成员函数 ,const数据成员必须在成员初始化列表中被初始化 const成员函数 定义：int fun() const; 实现时const也必须加 成员函数中的this指针及其所指向的内容都是const的，即不能在const成员函数中修改数据成员的值 构造/析构函数不能加const,三、const成员,const 类名* const this;,const成员举例,参见pmy3.cpp,6.3 友元,类的友元可以访问类中的所有成员 友元破坏了封装，但提高了程序效率 友元函数 友元类,一、友元函数,在类中声明，声明前加friend class point int x,y; friend void show(point,友元函数说明,友元函数可以是成员函数，也可以不是，如果不是就没有this指针 友元函数与访问控制权限没关系,友元函数举例,参见pmy4.cpp 参见pmy5.cpp,二、友元类,如果类a是类b的友元，则类a的所有成员函数都可以访问b类的所有成员。,友元类举例,参见pmy6.cpp,三、友元和派生类,友元关系不能继承，也不能交换 派生类的友元可以访问直接基类的公有、保护成员,友元和派生类举例,参见pmy7.cpp,6.4 转换函数,operator type(); 转换函数实现从类到type的类型转换 转换函数可以被派生类继承 转换函数可以是虚函数,基本类型、指针、数组、函数,转换函数举例,参见p118.cpp,6.5 指向类成员的指针,指向类数据成员的指针 指向类成员函数的指针,一、指向类数据成员的指针,定义指向类x中类型为type的数据成员的指针变量： type x:* 指针变量名; 使该指针变量指向类x中类型为type的数据成员member： 指针变量名= 如果指向静态成员，被访问时不需要对象。,二、指向类成员函数的指针,定义指向类x中返回值类型为type，参数列表为list的成员函数的指针变量： type (x:* 指针变量名) (list); 使该指针变量指向类x中返回值类型为type，参数列表为list的成员函数func： 指针变量名=x:func; 如果指向虚函数，被访问时仍发生多态性。,指向类成员的指针举例,参见p121.cpp,6.6 数组和类,类对象数组 类对象指针数组 类数据成员指针数组 类成员函数指针数组,数组和类举例,参见pmy8.cpp,第七章 运算符重载及流类库,7.1 运算符重载,c+由函数组成，任何运算都通过函数实现。 eg)3+2operator+(int,int) 运算符重载就是函数重载,一、运算符重载函数的定义,类型 operator （参数列表） ,不能为void， 一般为类类型。,运算符，不能为., *, :, ?:,二、运算符重载函数说明,不能定义新的运算符 运算符重载不改变运算符的优先级、结合性、操作数数目，只改变操作数数据类型 运算符重载应该尽量符合运算符的常规含义 运算符重载不可有二义性,运算符重载函数说明（续）,运算符重载函数可以被派生类继承 支配规则对于运算符重载函数同样适用 运算符重载函数多数可以被说明成虚函数,7.2 类运算符和友元运算符,类运算符：运算符重载函数作为类的成员函数。 友元运算符：运算符重载函数作为类的友元函数。,一、类运算符,单目运算符 运算符重载函数形式： 返回类型 类名:operator() 实际使用形式： objobj.operator() eg)+objobj.operator+(),类运算符（续）,双目运算符 运算符重载函数形式： 返回类型 类名:operator(obj2) 实际使用形式： obj1obj2obj1.operator(obj2) eg)obj1+obj2 obj1.operator+(obj2),二、友元运算符,单目运算符 运算符重载函数形式： friend 返回类型 operator(类名& obj) 实际使用形式： objoperator(obj) eg)+objoperator+(obj),友元运算符（续）,双目运算符 运算符重载函数形式： friend 返回类型 operator(类名& obj1,类名& obj2) 实际使用形式： obj1obj2operator(obj1,obj2) eg)obj1+obj2 operator+(obj1,obj2),类运算符和友元运算符说明,如果运算符的第一个操作数需要做隐式类型转换，一般用友元运算符重载（双目） 如果需要修改类对象的状态，一般用类运算符（单目） =、()、-只能用类运算符,类运算符和友元运算符举例,参见p130.cpp 参见pmy9.cpp 参见pmy10.cpp,7.3 +、-运算符的重载,类运算符 objobj.operator() objobj.operator(0)obj0 友元运算符 objoperator(obj) objoperator(obj,0)obj0,+、-运算符的重载举例,参见p133.cpp 参见p134.cpp,7.4 流类库,流类：执行输入输出操作的类体系 流类库：提供流类实现的系统库,一、流类库的类等级,ios,istream,ostream,iostream,streambuf,二、流类库预定义的四个流,cin：标准输入设备 cout：标准输出设备 cerr：标准错误输出设备（非缓冲方式） clog：标准错误输出设备（缓冲方式）,7.5 运算符的重载,ostream ,运算符的重载举例,参见p137.cpp,7.6 格式控制,iso类提供的接口 内部格式控制函数,一、iso类提供的接口,iostream.h中定义的iso类实现 iso类通过设置格式标志实现格式控制 格式标志存放在iso类的长整型成员中，每个标志占一位,二、内部格式控制函数,iomanip.h中定义 可以通过设置格式标志实现格式控制，也可以直接设置控制格式 可以把格式控制嵌入到输入输出中间,三、格式控制比较,格式控制举例,参见p139.cpp 参见p140.cpp,7.7 文件操作方式,fstream.h中定义了三种文件流