面向对象的程序设计.ppt

第7章面向对象的程序设计 本章要点 面向对象的基本概念 类的定义与对象的声明 构造函数和析构函数 类的静态成员和实例成员 方法重载及运算符重载的编程实现 类的继承与多态性的编程实现 类的属性的实现 7 1循序渐进学理论 7 1 1面向对象程序设计概述1 面向对象程序设计的由来面向对象的程序设计是一种基于结构分析的 以数据为中心的程序设计方法 面向对象的程序设计方法总体思路是 将数据及处理这些数据的操作都封装 Encapsulation 到一个称为类 Class 的数据结构中 在程序中使用的是类的实例 对象 对象是代码与数据的集合 是封装好了的一个整体 对象具有一定的功能 也就是说对象是具有一定功能的程序实体 程序是由一个个对象构成的 对象之间通过一定的 相互操作 传递消息 在消息的作用下 完成特定的功能 2 面向对象程序设计的基本概念 1 类和对象通常把具有同样性质和功能的东西所构成的集合叫作类 2 属性 方法与事件属性是对象的状态和特点 方法是对象能够执行的一些操作 它体现了对象的功能 事件是对象能够识别和响应的某些操作 3 封装所谓的封装 就是将用来描述客观事物的一组数据和操作组装在一起 形成一个类 4 继承类之间除了有相互交流或访问的关系以外 还可能存在着一种特殊的关系 这就是继承 在VisualC 中只支持单继承 即一个派生类只能有一个基类 5 重载重载指的是方法名称一样 但如果参数不同 就会有不同的具体实现 重载主要有两类 方法重载及运算符重载 6 多态性所谓多态性就是在程序运行时 面向对象的语言会自动判断对象的派生类型 并调用相应的方法 7 1 2类和对象的声明 1 类的声明 格式 类修饰符 class类名 基类类名 成员定义列表 例7 1 定义一个Student类 用来对学生的信息和功能进行描述 假设学生具有学号 姓名 年龄 性别 平均成绩等特征 并且具有设置学生特征和显示学生特征的功能 2 对象的声明 格式 类名实例名 new类名 参数 3 类的成员 1 类成员的分类类的具体成员如下 常量 用来定义与类相关的常量值 字段 类中的变量 相当于C 中的成员变量 类型 用来定义只能在类中使用的局部类型 方法 完成类中各种计算或功能的操作 属性 定义类的特征 并对它们提供读 写操作 事件 由类产生的通知 用于说明发生了什么事情 索引器 允许编程人员在访问数组时 通过索引器访问类的多个实例 又称下标指示器 运算符 定义类的实例能使用的运算符 构造函数 在类被实例化时首先执行的函数 主要是完成对象初始化操作 析构函数 在对象被销毁之前最后执行的函数 主要是完成对象结束时的收尾操作 2 类成员的可访问性在编写程序时 可以对类的成员使用不同的访问修饰符 从而定义它们的访问级别 即类成员的可访问性 Accessibility 在C 中 根据类成员的可访问性可以把类成员分成四类 分别是公有成员 public 私有成员 private 保护成员 protected 内部成员 internal 3 类的静态成员和实例成员类的成员又可以分成静态成员和非静态成员 在声明成员时 如果在语句前加上static保留字 则该成员是静态成员 如果没有static保留字 则成员是非静态成员 二者最重要的区别是 静态成员属于类所有 非静态成员属于类的实例所有 所以又称实例成员 7 1 3类的构造函数和析构函数 1 构造函数构造函数主要用来为对象分配存储空间 完成初始化操作 如给类的成员变量赋值等 在C 中 类的构造函数遵循以下规定 1 构造函数的函数名和类的名称一样 2 当某个类没有构造函数时 系统将自动为其创建构造函数 这种构造函数称为默认构造函数 如例7 2中默认的构造函数为 Example1 3 构造函数的访问修饰符总是public 如果是private 则表示这个类不能被实例化 这通常用于只含有静态成员的类中 4 构造函数由于不需要显式调用 因而不用声明返回类型 5 构造函数可以带参数也可以不带参数 2 析构函数析构函数在对象销毁时被调用 常用来释放对象占用的存储空间 析构函数具有以下特点 1 析构函数不能带有参数 2 析构函数不能拥有访问修饰符 3 不能显式地调用析构函数 4 析构函数的命名规则是在类名前加上一个 号 如上例的Example1类的析构函数为 Example1 5 析构函数在对象销毁时自动调用 例7 3 类的构造函数和析构函数的演示 程序代码详见例7 3 执行结果 7 1 4类的方法及方法的重载 1 方法的定义 格式 方法修饰符 返回值类型方法名 参数列表 方法实现部分 2 静态方法和非静态方法对于静态方法和非静态方法 只需抓住以下几点 1 静态方法属于类所有 非静态方法属于类定义的对象所有 2 非静态方法可以访问类中包括静态成员在内的所有成员 而静态方法只能访问类中的静态成员 例7 4 静态方法和动态方法的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 4 执行结果 3 参数数组 关于参数数组 需掌握以下几点 1 若形参表中含一个参数数组 则该参数数组必须位于形参列表的最后 2 参数数组必须是一维数组 3 不允许将params修饰符与ref和out修饰符组合起来使用 4 与参数数组对应的实参可以是同一类型的数组名 也可以是任意多个与该数组的元素属于同一类型的变量 5 若实参是数组则按引用传递 若实参是变量或表达式则按值传递 例7 5 参数数组的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 5 执行结果 4 方法的重载 方法重载是指同样的一个方法名 有多种不同的实现方法 方法重载的格式是在一个类中两次或多次定义同名的方法 这些同名的方法包括从基类继承而来的方法 这些方法名称相同 但每个方法的参数类型或个数不同 从而便于在用户调用方法时系统能够自动识别应调用的方法 例7 6 方法重载的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 6 执行结果 7 1 5运算符重载 在C 中 运算符重载在类中进行声明 声明的格式如下 格式 返回值类型operator运算符 运算对象列表 重载的实现部分 在C 中 可以重载的运算符主要有 truefalse 不能重载的运算符有 newtypeofsizeofis 例7 7 运算符重载的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 7 执行结果 7 1 6域与属性 1 域域又称字段 它是类的一个成员 这个成员代表与对象或类相关的变量 域的定义格式如下 格式 域修饰符 域类型域名 例7 8 域的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 8 执行结果 2 属性 属性是对现实世界中实体特征的抽象 它提供了一种对类或对象特性进行访问的机制 属性的声明格式如下 格式 属性修饰符 类型说明符属性名 访问声明 例7 9 属性的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 9 执行结果 7 1 7this关键字 this关键字用来引用类的当前实例 成员通过this关键字可以知道自己属于哪一个实例 this关键字只能用在类的构造函数 类的实例方法中 在其它地方 如静态方法中 使用this关键字均是错误的 7 1 8类的继承 继承是面向对象程序设计中实现代码重用的重要机制之一 它起源于现实世界中事物之间的联系 类的继承的基本格式与功能如下 格式 class派生类类名 基类类名 成员声明列表 例7 10 类继承的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 10 执行结果 7 1 9多态性 多态性是指同一操作作用于不同类的实例 这些类对它进行不同的解释 从而产生不同的执行结果的现象 在C 中有两种多态性 编译时的多态性和运行时的多态性 运行时的多态性是通过继承和虚成员来实现的 运行时的多态性是指系统在编译时不确定选用哪个重载方法 而是直到程序运行时 才根据实际情况决定采用哪个重载方法 编译时的多态性具有运行速度快的特点 而运行时的多态性则具有极大的灵活性 例7 11 虚函数与多态性的演示 请观察并分析下列程序的执行结果 程序代码详见例7 11 执行结果 7 1 10密封类与抽象类 把一个类声明为密封类的原因是为了防止该类被其它类继承 密封类的声明方法是在类名前加上sealed修饰符 抽象类表示一种抽象的概念 一般用于为派生类提供公共接口 在声明类时 在类名前有abstract修饰符则表示该类为抽象类 抽象类只能作为其他类的基类 不能被实例化 在抽象类中可以包含抽象方法和抽象访问器 7 2典型实例练能力 7 2 1典型实例一 Time类的创建与演示 实例题目 编写一个名为Time1的类 该类能够存放时间信息 并且具有设置时间和显示时间的功能 然后编程对该类进行测试 测试界面如图7 1所示 图7 1时钟类测试界面 7 2 2典型实例二 复数 运算及复数值设置的实现 实例题目 编写一个复数类 该复数类具有以下功能 1 乘法运算的功能 如a和b分别是该复数类的两个实例 则可以进行a b的运算 运算结果是一个复数 该复数是复数a和复数b的乘积 2 对复数值进行设置的功能 有两种设置方法 分别对复数的实部 虚部为0 进行设置 对复数的实部和虚部同时进行设置 然后编程进行验证 验证界面如图7 2所示 图7 2复数 运算及复数值设置的运行界面 7 3上机练习重应用 7 3 1上机练习一 栈模型的实现 练习题目 栈是一种重要的数据结构 在内存中占用连续的存储单元 栈有两个端点 固定的栈底和浮动的栈顶 为指示栈顶位置还应设一个指示成员变量 称为栈顶指示器 栈有两种基本操作 push 压栈 和pop 出栈 压栈是向栈顶位置写入一个元素 然后使栈顶指示器加1 出栈是先使栈顶指示器减1 再把该位置的元素读出来 栈及其操作模型如图7 3所示 sp代表栈顶指示器 请编程实现栈的模型并对之进行测试 测试的界面如图