面向对象的程序设计及C概述.ppt

面向对象程序设计及C+,主讲:曹晓梅,第1章 面向对象程序设计及C+概述,面向对象程序设计及C+,3,本章作业 P23,书上：一、二 作业本：三（1、2）,C+融合了三种不同的编程思想,4,面向过程编程,面向对象编程,通用模板 编程,面向对象编程,5,授课线索及内容,为什么引入面向对象程序设计方法？ 从面向过程程序设计方法及其弊端谈起,面向对象程序设计方法及其核心思想,C语言和C+语言的关系,C+程序的开发和VC+的使用,本章核心问题 面向对象程序设计方法 的由来和核心思想,6,1. 面向过程程序设计思想,1.1 核心思想 1.2 实例说明 1.3 优缺点,7,1.1 核心思想,核心思想：程序=数据结构+算法,对数据进行处理的过程,待处理的数据,例如：一个简单的学生成绩管理系统用来管理若干个学生的信息。 每个学生的信息包括学号、姓名、某门课的平时成绩、期末成绩、总评成绩和名次，总评成绩=平时成绩*0.4+期末成绩*0.6。主要操作：成绩的录入、计算、排名、输出。,面向过程程序设计思想,8,1.2 实例说明,typedef struct studentScore char number10; /学号 char name10; /姓名 int dailyScore ; /平时成绩 int finalScore; /期末成绩 float generalScore; /总评成绩 int rate; /名次 SS;,数据,void readData（SS stu ,int n）; /输入n个学生的学号、姓名、平时及期末成绩 void calcuScore（SS stu ,int n）; /计算n个学生的总评成绩 void sortScore（SS stu ,int n）; /根据总评成绩排名，得出每个学生的place值 void printOut（SS stu ,int n）; /按一定的格式输出n个学生的完整信息,过程,面向过程程序设计思想,9,数据需求的改变 在C语言课程中，需要增加实验成绩这一项，学生的总评成绩计算方法修改为： 总评成绩=平时成绩*0.2+实验成绩*0.2+期末成绩*0.6。 显然，类型SS中需要增加一个数据项 int experiScore; 表示实验成绩。 同时，所有的函数代码都应该作相应地修改,1.2 实例说明,面向过程程序设计思想,10,1.3 面向过程程序设计的优缺点,采用自顶向下、逐步求精的方法: 直观有条理 结构清晰 模块化强,数据和过程的分离: 数据的安全性问题 代码的可维护性问题 代码的可重用性问题,面向对象程序 设计应运而生,面向过程程序设计思想,11,2. 面向对象程序设计思想,2.1 客观原型 2.2 核心思想 2.3 实例说明 2.4 两个概念和三个特性,12,2.1 客观原型,客观世界中的对象,是现实世界中一个实际存在的事物 有形（一台洗衣机）、无形（一项计划） 是构成世界的一个独立单位，具有：,有一个特定的名字以区别其他对象 有一组属性，用来描述对象的静态特征 有一组行为，用来描述对象的动态特征,类和对象,类是同类对象的抽象 对象是类的实例,抽象与具体的关系,面向对象程序设计思想,13,2.2 核心思想,核心思想：以数据为核心，将数据以及对这些数据的操作封装为一个整体。 I. 声明抽象的类，以类封装两类成员,成员函数：,数据成员：,一类对象的静态特性,一类对象的动态特性,类,II. 定义类的实例对象，以对象作为程序的基本元素，通过向对象发送消息，进而由对象启动相关的成员函数完成各种功能,程序=对象+消息,面向对象程序设计思想,14,2.3 实例说明,例如： 人类,静态特性：,动态特性：,姓名,性别,年龄,身高,体重,身份,吃,穿,住,行,学习,工作,Person类,数据成员,成员函数,char name20,char sex8,int age,double height,double weight,char career20,void eat();,void dress();,void reside();,void walk();,void study();,void work();,对象名： p1,张虹,女,25,1.70,55.0,教师,类和对象是抽象和具体的关系,面向对象程序设计思想,15,前面成绩管理的例子，将结构体改造成一个类SS，其定义如下： class SS private: char number10; char name10; int dailyScore; int finalScore ; float generalScore; int rate ;,public: /接口对外公开 void readData( ); void calcuScore( ); void printOut( ); friend void sortScore(SS stu ,int n) ; ;,2.3 实例说明,面向对象程序设计思想,16,此时的主函数代码为： void main( ) SS stu30; /定义30个学生类的对象 int i, n=5; /对前5个学生执行下列操作 for (i=0;in; i+) stui.readData( ); for (i=0;in; i+) stui.calcuScore( ); sortScore( stu,5) ; for (i=0;in;i+) stui.printOut( ); 若在类SS中增加 int experiScore; 表示实验成绩，总评成绩计算方法改变，则类的成员函数代码需做相应地改造，但主函数的代码不需做任何变动。,2.3 实例说明,面向对象程序设计思想,17,几个结论： （1）面向对象的程序设计主要由类的定义和类的使用两部分组成。 （2）程序中的一切操作都是通过向对象发送消息来实现的，对象接收到消息后，启动有关函数完成相应的操作。 （3）向对象发送消息的形式是： 对象名.成员函数名（实在参数表）,2.3 实例说明,面向对象程序设计思想,18,面向对象程序设计中最重要的两个概念：类和对象 面向对象程序设计中最突出的特征是：封装性、继承性、多态性,2.4 两个概念和三个特征,面向对象程序设计思想,19,类是对一组具有相同属性特征和行为特征的对象的高度抽象 对象是类的具体的个体，是类的实例 例1：Person是一个类p1则是该类的一个对象张虹是p1姓名属性的值。 例2：上面的SS类，主函数中定义了5个对象，对象名分别为stu0、stu1、stu2、stu3、stu4。,2.4.1 类与对象,面向对象程序设计思想,20,2.4.1 类与对象,类与对象的比较 设计类是为了使用类，使用类的方式是定义该类的变量对象，通过对象实现特定功能；对象一定属于类，它具有什么样的静态属性值、可以有哪些动态行为取决于类的设计。,面向对象程序设计思想,21,封装性是面向对象程序设计的第一大特征，这一特性使得面向对象程序设计具有安全性和可靠性。 生活中的封装 例：MP4 - 对外接口：面板上的各种控制按钮, 如:电源开关、菜单选择按钮、调节音量按钮等 - 隐藏起来的： 各种元器件 按下某按钮时其内部的元器件状态如何改变、如何参与工作等细节,2.4.2 封装性,面向对象程序设计思想,22,类中隐藏的成员： private属性的数据成员和成员函数 protected属性的数据成员和成员函数 public属性的成员函数具体实现代码 类中未被隐藏的成员： public属性的数据成员 public属性的成员函数原型,2.4.2 封装性,面向对象程序设计思想,只能被类中的成员函数直接访问！,可以被程序的所有代码直接访问！,改善了数据的安全性,ssi. readData（）； ssi. calcuScore（）； ssi. printOut（）；,23,例如前面讲过的学生类SS中： - 隐藏的信息有 （1）所有的private数据成员：number、name、dailyScore、finalScore、generalScore、 place 。 （2）所有的public成员函数的实现细节： void readData（） void calcuScore（） void printOut（） - 公开的接口有：以上3个成员函数的原型,2.4.2 封装性,面向对象程序设计思想,24,继承性是面向对象程序设计的第二大特征，表现了类之间的上下层关系，使一个类（称为基类或父类）的数据成员和成员函数能被另一个类（称为派生类或子类）重用。,2.4.3 继承性,面向对象程序设计思想,继承的优点：提高代码的可重用性，避免公共代码的重复开发，减少代码和数据冗余。,25,类继承关系举例： 以上为一个多层次的类继承关系，从继承源上分，可以有单一继承和多重继承两种。 派生类中成员的构成： 1）从基类直接继承的数据成员和成员函数 2）派生类中新增加的数据成员和成员函数 3）对基类中某些成员的改造,2.4.3 继承性,面向对象程序设计思想,26,多态性是面向对象程序设计的第三大重要特征。面向对象程序设计的多态性指的是一种行为对应着多种不同的实现。,2.4.4 多态性,求面积，在三角形类、圆形类、正方形类、长方形类中都定义了函数getArea（）。显然，为求相应图形的面积，实现的代码不一样。但用户在使用这些类的对象求面积时不必关心实现细节，直接调用该成员函数就可以了。,生活中的多态性举例： （1）发动汽车 （2）发动火车 （3）发动公民义务献血,面向对象程序设计思想,27,静态多态性 ：在同一个类、无继承关系的平行类、不属于任何类的普通函数中，同一个函数名对应着不同的实现代码。通过函数重载和运算符重载实现现态多态性。 动态多态性：在一般类和它的各个派生类中，同一个函数名可以对应着不同的实现代码 。需要通过继承、虚函数、基类的指针或引用实现动态多态性。这些知识在第5章中将会详细介绍。,2.4.4 多态性,多态性有两种：静态多态性（也称为编译时的多态性）和动态多态性（也称运行时的多态性）。,面向对象程序设计思想,28,3. 面向程序设计语言及C+,3.1 面向对象程序设计语言概述 3.2 C+ 3.3 C+语言和C语言的关系,29,面向对象的程序设计语言应该具有以下几个特点 ： （1）支持对象的概念及对象所有的特点 （2）要求对象属于类 （3）提供类的继承机制 从20世纪60年代开始，先后出现了Simula、Smalltalk、Object-C、Eiffel、Ada、C+和Java等面向对象的程序设计语言，每种语言各有其优势和应用领域。,3.1 面向对象的程序设计语言概述,面向对象程序设计语言及C+,30,C+语言的研发始于1980年，对C语言进行改进和扩充，增加了对面向对象程序设计的支持。最初的成果称为“带类的C”，1983年正式取名为C+，在经历了3次修订后，于1994年制定了ANSI C+标准的草案，以后又经过不断完善，成为目前的C+。 C+是同时支持面向过程程序设计和面向对象程序设计的混合型语言，是目前应用最为广泛的高级程序设计语言。,3.2 C+语言,面向对象程序设计语言及C+,31,C+语言支持面向对象的编程表现在以下3个方面： 支持封装性：C+语言允许使用类和对象。类是支持封装的工具，对象是被封装的实体 。通过public定义接口，其余信息封装。 支持继承性 ：C+语言同时支持单一继承和多重继承 ，实现了抽象和共享机制。 支持多态性 ：C+语言同时支持静态多态性和动态多态性 。,3.2 C+语言,面向对象程序设计语言及C+,32,C+语言由C语言发展而来，兼容C语言，并对C语言作了继承和改进，既支持面向过程的程序设计，又支持面向面向的程序设计。,3.3 C+语言与C语言的关系,面向对象程序设计语言及C+,33,C+语言继承了C语言 ： C语言是C+语言的一个子集。C语言的词法、语法和其他规则都可以用到C+语言中。 C+语言保持了C语言简练明了的风格，也保留了C语言面向过程的特性。,3.3 C+语言与C语言的关系,面向对象程序设计语言及C+,34,C+语言改进了C语言 ： C+语言虽然保留了C语言的风格和特点，但又针对C语言的某些不足做了改进 例如：提供了更方便的输入/输出方法、灵活的const关键字的应用、新增引用的灵活应用、内联函数、函数重载、更方便的动态内存空间的管理等等。 第2章将具体介绍C+在面向过程的程序设计方面对C语言的改进和扩充。,3.3 C+语言与C语言的关系,面向对象程序设计语言及C+,35,与开发其他高级语言的程序一样，开发一个C+程序包括编辑、编译、链接和运行几个步骤。 当然，在编辑源程序之前，还需要有一些准备工作要做： 分析：解决“做什么”的问题 设计：解决“怎么做”的问题 编码：根据设计编写代码，为编辑做准备,4. C+程序的开发过程,C+程序的开发过程,36,4. C+程序的开发过程,做什么,编写代码,怎么做,扩展名为.cpp的源文件 扩展名为.h的头文件,扩展名为.obj的目标文件,扩展名为.exe的 可执行文件,C+程序的开发过程,37,C+程序的开发在特定的集成开发环境（IDE）下进行，集成环境中提供了编辑器、编译器、链接器、调试器等多种工具，使得程序员从源程序的编辑到最后的运行均可在集成环境中完成。目前常用的C+集成环境有Turbo C+、Microsoft Visual C+、Borland C+、Magic C+等，本教材中的源程序都是在