第6章 类和对象

第六章类和对象 华北电力大学计算机系 目录 6 1类6 1 1类的定义 数据成员6 1 2类的成员函数6 1 3访问权限6 2类对象6 2 1对象的定义格式6 2 2对象成员的表示方法6 3构造函数和析构函数6 3 1构造函数6 3 2析构函数6 4常类型6 4 1常引用6 4 2常对象6 4 3常对象成员6 5静态成员6 6成员指针 略 6 7this指针 华北电力大学计算机系 6 1类 从语言的角度 类是一种数据类型对象是具有这种类型的变量 类似于intn类是一种用户自定义的数据类 华北电力大学计算机系 6 1 1类的定义 class 数据成员声明private protected public 成员函数声明private protected public 类头 每个类定义引入一个新的 类 类型 类体 类成员函数列表 类数据成员列表 华北电力大学计算机系 类的数据成员 声明方式同普通变量的声明 可以是任意类型注 数据成员不能在类体中显式地初始化classPoint intx 0 y 0 错误intx y 华北电力大学计算机系 6 1 2类的成员函数 成员函数的声明 在类体内classPoint intx y intx 0 y 0 错误voidsetPoint intx inty voidmove intx1 inty1 voiddisplay 成员函数的定义 1 定义在类体内在类定义体内实现的成员函数都是内联函数 2 定义在类体外 使用类域运算符 该函数是属于哪一个类的成员函数 函数体 华北电力大学计算机系 例 类的定义 includeclassPoint 定义类Point intx y 数据成员 私有public voidsetPoint intx1 inty1 x x1 y y1 成员函数定义在类体内 内联函数1voidmove intx1 inty1 voiddisplay 内联函数2 但成员函数定义在类体外 voidPoint move intx1 inty1 成员函数定义在类体外 用 x x x1 y y y1 inlinevoidPoint display 内联函数 cout x x y y endl 华北电力大学计算机系 注意 成员函数可以重载 但一个成员函数只能重载自己类中的其它成员函数 成员函数的参数可以有默认值 在类体中定义的成员函数都是内联函数 在类体外定义的成员函数缺省不是内联的 也可通过在函数的声明和定义上分别加inline表示该函数是内联的 华北电力大学计算机系 6 1 3访问权限 c 允许类的数据成员或成员函数有不同程度的可见性private 私有的 只允许类本身的成员函数和友元类的成员函数对其访问其他任何函数都不能访问 包括其他类和派生类的成员函数 即便是本类的对象也不能访问私有成员public 公有的 类与外部的接口 任何外部函数都可访问公有成员变量和成员函数也可以通过本类的对象来访问 protected 保护的 用于类的继承与private类似 类的成员函数和友元类的成员函数可以访问该类的派生类的成员也可以访问类成员缺省为私有的 类vs 结构 类和struct的每个方面都是一样的 只是class中的成员默认为私有的 而struct中的成员默认为公有的 华北电力大学计算机系 类的封装性 数据成员可只在类内被处理 也可开放给外界 以数据封装的目的而言 自然是前者较为妥当 但有时也不得不开放 includeclassPoint private intx y 数据成员public voidsetPoint intx1 inty1 x x1 y y1 voidmove intx1 inty1 成员函数voiddisplay 成员函数 voidPoint move intx1 inty1 x x x1 y y y1 voidPoint display cout x x y y endl 类成员函数可直接访问类的数据成员 华北电力大学计算机系 6 2类对象 类只是一个数据类型 使用类必须说明类的对象 数据类型 变量类 对象定义类时 系统是不会给类分配存储空间的 只有定义类对象时会引起内存分配 华北电力大学计算机系 6 2 1对象的定义格式 定义对象 PointmyPoint1 myPoint2 引起内存分配 每个对象有自己的类数据成员拷贝一个对象可以被同一类型的另一个对象初始化或赋值 myPoint2 myPoint1 缺省情况下 拷贝一个类对象与拷贝它的全部数据成员等价对象数组的声明 Pointmyptarray 3 类对象的指针的声明 PointmyPoint1 myPoint2 myPoint3 myPoint2 xy xy myPoint1 myPoint2 华北电力大学计算机系 对象的创建方式 静态创建Pointaa 动态创建Point bb newPoint 华北电力大学计算机系 6 2 2对象成员的表示方法 对象成员有数据成员和成员函数 必须用成员访问操作符来访问类对象成员成员访问操作符 与类对象或引用连用箭头成员访问操作符 与类对象的指针连用一般对象的成员表示如下 指向对象的指针的成员表示如下 注 等价于 华北电力大学计算机系 voidmain samplea a y 5 合法a x 5 错误 对象不能访问类的 私有变量xa z 5 错误 不能访问保护变量za setx 5 a sety 5 sample p 0 p 例 classsample private intx protected intz public inty public voidsetx intx voidsety intx intabs intx intgetx returnx intgetz returnz 类的成员函数可以访问 类的私有变量 保护变量 文件main cppincludeclassPoint private intx y public voidsetPoint intx1 inty1 x x1 y y1 voidmove intx1 inty1 voiddisplay voidPoint move intx1 inty1 x x x1 y y y1 voidPoint display cout x x y y endl 例 从绘图的角度看一个点 把它看作一个对象 voidmain Pointa Point p newPoint a setPoint 12 6 a move 3 4 cout a display p setPoint 5 12 p move 3 4 cout p display deletep 华北电力大学计算机系 6 3构造函数和析构函数 构造函数和析构函数都是类的成员函数 但他们是特殊的成员函数不用调用便自动执行名字与类的名字基本相同 华北电力大学计算机系 6 3 1构造函数 问题 类的数据成员如何初始化 因为类定义体中不能在定义时初始化数据成员解决 利用类的构造函数来初始化类的数据成员 构造函数构造函数是类的一个特殊成员函数它与类同名 没有返回值创建类的对象时 编译器会自动调用类的 构造函数 classSample public Sample Sample Sample 在构造函数中可以执行初始化成员变量的操作 华北电力大学计算机系 例6 4 includeclassPoint public Point intx1 inty1 x x1 y y1 voiddisplay cout a display cout p display deletep Firstpoint 12 6 Secondpoint 5 12 华北电力大学计算机系 默认构造函数 若一个类没有定义构造函数 编译器会自动生成一个不带参的构造函数 默认构造函数程序中定义一个对象而没有指明初始化时 编译器便按默认构造函数来初始化该对象 classPoint public Point 华北电力大学计算机系 构造函数可以象普通函数一样被重载C 根据说明中的参数个数和类型选择合适的构造函数 6 3 2重载构造函数 华北电力大学计算机系 例6 5 重载构造函数 华北电力大学计算机系 拷贝 初始化 构造函数用同类型的其他已知对象初始化本对象 拷贝构造函数的格式 Point constPoint point1 将已知对象的数据成员的值拷贝给正在创建的同类的对象 const是一个类型修饰符 被它修饰的对象是一个不能被更新的常量 华北电力大学计算机系 例6 6 华北电力大学计算机系 小结 每个类都必须有一个拷贝初始化构造函数 如果没有说明 则编译系统自动生成一个具有上述形式的默认拷贝初始化构造函数 为什么要自己创建 是否需要拷贝所有的数据成员 是否要做其他的事情 数据成员中有指针类型时 默认的拷贝构造函数实现的是浅拷贝 浅拷贝会带来安全上的隐患 华北电力大学计算机系 对象消失时应做一些扫尾工作 一个类的对象在生命期间分配了资源 这些资源需要在对象不复存在以前被释放 例如 如果构造函数中动态分配了内存 这块内存在对象消失之前必须被释放 与构造函数对应的是析构函数 当一个对象消失 系统自动调用类的析构函数 6 3 2析构函数 华北电力大学计算机系 析构函数的格式 类名没有参数没有返回值 一个类中只能定义一个析构函数 所以析构函数不能重载 析构函数在对象生命期结束时被编译器自动调用 classSample intx y public Sample Sample intx inty 可以有参 无返回值 可重载 Sample 无参 无返回值 不可重载 析构函数一般做一些清除工作 C 中 清除同初始化一样重要 通过析构函数来保证执行清除 华北电力大学计算机系 修改例6 7析构函数 华北电力大学计算机系 同默认构造函数一样 如果一个类没有定义析构函数 编译器会自动生成一个 其格式如下 默认析构函数是一个空函数 classPoint private intx y public Point intx1 inty1 x x1 y y1 Point 默认析构函数 华北电力大学计算机系 构造函数和析构函数没有返回值 执行特定功能这与返回值为void的函数显然不同 后者虽然也不返回任何值 但我们还可以让它做点别的 而构造函数和析构函数则不允许 在程序中创建和消除一个对象的行为非常特殊 就象出生和死亡 而且总是由编译器来调用这些函数以确保它们被执行 如果他们有返回值 要么编译器必须知道如何处理返回值 要么就只能由用户自己来显式地调用构造函数与析构函数 就破坏了安全性 华北电力大学计算机系 类的组合 例 点 线类 计算两点间线段距离 includeclassPoint private intx y public Point intx1 0 inty1 0 x x1 y y1 Point constPoint Line Line constPoint 华北电力大学计算机系 问题 如何既保证数据共享又防止改变数据 常类型 const说明的类型常类型的变量或对象的值是不能更新的常类型包括 常引用常对象常对象成员 6 4常类型const 华北电力大学计算机系 说明引用时用const修饰 则被说明的引用为常引用 constn 123 错误 6 4 1常引用 华北电力大学计算机系 例6 8常引用 华北电力大学计算机系 上节例子 Point类中使用的常引用 华北电力大学计算机系 即对象常量 定义 const 或const constPointp 1 2 6 4 2常对象 classCloth private intID 条形码public intsize 服装尺寸public Cloth intid ints ID id size s voidprint cout ID ID endl voidmain constClotha 200593000 165 常对象样品为0号cout a size endl a size 2 错 常对象不能更新数据成员的值 a print 错 常对象不能调用一般的成员函数 例 常对象 Cloth类 修改的例6 9 常对象能直接读出public变量的值 private变量的值咋办 没有公共接口呀 常成员函数 华北电力大学计算机系 6 4 2常对象成员 const修饰的类成员 常成员函数常数据成员 华北电力大学计算机系 1 常成员函数 const说明的函数为常成员函数 const 注意const是函数类型的一个组成部分 因此函数声明 实现部分都要带const关键词 常成员函数不能更新数据成员 也不能调用该类中没有用const修饰的成员函数 常对象只能调用它的常成员函数 而不能调用其他成员函数 能够区分重载函数 voidprint voidprint const 则这是对print的有效重载 classCloth private intID 条形码public intsize 服装尺寸public Cloth intid ints ID id size s voidprint cout ID ID endl voidmain constClotha 2005000 165 常对象样品为0号Clothb 20050003 175 cout a size endl b print 调用voidprint a print 错 常对象不能调用一般的成员函数 例 常成员函数 修改Cloth类参考例6 10 voidprint const cout ID ID endl a print 对 调用voidprint const常对象能调用常成员函数 ID 2005003ID 2005000 华北电力大学计算机系 象一般数据一样 类的数据成员也可以是常量问题 一个对象从创建开始存在期间都不变的一些数据如ID常数据成员使用const说明的数据成员 常数据成员的初始化构造函数只能通过初始化列表对类中的常数据成员进行初始化 程序代码中构造函数Sample的格式如下 Sample intid n id 2 常数据成员 classCloth private constintID 条形码 常数据成员public intsize 服装尺寸 普通数据成员public Cloth intid ints ID id size s voidprint cout ID ID endl voidprint const cout ID ID endl voidmain constClotha 2005000 165 常对象样品为0号Clothb 2005003 175 Clothc 2005004 175 a print 调用voidprint constb print 调用voidprint c print 例 给Cloth类加上常数据成员 初始化列表冒号后是一个数据成员初始化列表 初始化项 数据成员名 初始值 多个初始化项时 要用逗号隔开 也适用于普通成员变量 华北电力大学计算机系 问题 同一个类的不同对象之间如何共享数据和函数 classPoint intx y intcountP 所建立的点对象的个数 静态成员 静态数据成员静态成员函数 6 5静态成员 华北电力大学计算机系 静态数据成员不属于任何一个具体的对象 而是类的所有对象共享的数据成员定义 在类体内定义static数据成员初始化 必须在类体外初始化 不能在构造函数中初始化 静态数据成员不属于任何一个对象 所以必须初始化 引用 访问权限 同普通数据成员私有的一样不能被外部访问 6 5 1静态数据成员 华北电力大学计算机系 例6 12静态数据成员 结果 s 2s 7 静态数据成员的定义 在类体内 静态数据成员必须初始化 在类体外 静态数据成员的使用 用类名 includeclassPoint private intx y staticintcountP public Point intx1 0 inty1 0 x x1 y y1 countP Point constPoint 例 所创建的Point对象的个数 结果 22 只想用类的成员函数却不想创建对象 行不 只想得到点的个数 静态成员变量 不想使用具体的对象 可以不 华北电力大学计算机系 只要类存在 不用定义对象 就可以使用静态成员函数定义static类型 调用 6 5 2静态成员函数 华北电力大学计算机系 静态成员函数只能访问该类的静态数据成员 静态成员函数和类以外的函数和数据 不能访问类中的非静态数据成员 因为非静态数据成员只有对象存在时才有意义 静态成员函数也有访问限制 private静态成员函数不能由外界访问 和一般成员函数类似 注意 静态成员函数 华北电力大学计算机系 例6 13静态成员函数 运行结果s 5 includeclassPoint private intx y staticintcountP public Point intx1 0 inty1 0 x x1 y y1 countP Point constPoint 例 所创建的Point对象的个数 使用类静态成员函数 结果 2 staticintgetcountP returncountP cout Point getcountP 华北电力大学计算机系 在C 中 除了可以定义指向对象的指针外 还可以定义指向类成员的指针 包括类数据成员指针和类成员函数指针 6 6成员指针 本节略 华北电力大学计算机系 定义格式 初始化与赋值 6 6 1类数据成员指针 intm n 10 int p p intSample p p classSample public intm n 华北电力大学计算机系 引用其值 由于类不是在运行时存在的对象 因此在使用类数据成员指针时 需要首先指定类的一个数据成员 然后通过类的对象来引用指针所指向的成员 华北电力大学计算机系 例6 14类数据成员指针 华北电力大学计算机系 程序中类Sample的m和n数据成员必须具有相同的数据类型 这里均为int 而且仅当为public时才能这样使用 为什么 请大家思考 注意 华北电力大学计算机系 指向类成员函数指针的定义 给类成员函数指针赋值的格式如下 程序中使用指向指针调用函数的格式如下 6 2 2类成员函数指针 华北电力大学计算机系 例6 15类成员函数指针 华北电力大学计算机系 注意 程序中类Sample的setm和setn成员函数必须具有相同的返回类型 这里均为void 而且仅当为public时才能这样使用 为什么 请大家思考 指向类的静态成员函数和静态数据成员的指针与普通指针用法相同 6 2 2类成员函数指针 华北电力大学计算机系 同一个函数如何处理不同的对象的数据 6 7this指针 华北电力大学计算机系 类每