第06章-类与对象.ppt

第6章类与对象6.1面向对象程序设计的基本概念6.2类与对象的定义(重点)6.3对象的初始化(重点)6.4对象数组与对象指针(重点)6.5友元6.6类成员的共享与保护6.7程序实例,6.1从面向过程到面向对象6.1.1面向对象程序设计的基本概念1对象对象(Object)是面向对象程序设计的核心，是程序的主要组成部分，一个程序就是一组对象的总和。对象=数据+处理数据的行为对象是具有一定数据(属性)和行为方式(方法)的实体。每个对象都有其自身的数据(属性)和行为方式(方法)。,2类类是同一类型对象(具有相似行为的对象)的集合和抽象，是由用户定义的数据类型。人们把具有相同状态、行为和访问机制的多个对象抽象成一个类。定义类之后，属于这种类的一个对象称为类实例或类对象。类代表一般，而类的一个对象代表具体。,3消息和方法消息(Message)：就是用来请求对象执行某一处理或回答某些信息的要求。程序的执行是靠对象间消息的传递来完成的。方法(Method)：是类的行为的总称，是允许作用于该类对象上的各种操作。一个类可以有多个方法，表示该类具有多种功能和操作。,4面向对象程序设计的基本特征（1）封装性:是指把对象属性和操作结合在一起，构成独立的单元，它的内部信息对外界是隐蔽的，不允许外界直接存取对象的属性，只能通过有限的接口与对象发生联系。（2）继承性:是指从已有的一个类可以构造新的类，使得新类具有原类的所有特性，并且新类还可以增加一些新的特性。（3）多态性:同样的消息被不同的对象接收时可导致完全不同的行动，这种现象称为多态性。,6.2.1C+面向对象程序的结构一个面向对象的C+程序一般由类的声明(定义)和类的使用两部分组成。类的使用部分一般由主函数和有关子函数组成。,6.2类与对象的定义,includeusingnamespacestd;/类的定义部分classCintx,y,z;/类C的数据成员声明f();/类C的成员函数声明;,/类的使用部分voidmain()Ca;/建立一个类C的对象aa.f();/调用对象a的成员函数f(),以下是一个典型的C+面向对象程序的结构:,在C+程序中，程序设计始终围绕“类”展开。【例6.1】类的应用示例。(1)定义一个number类：包含2个成员函数2个数据成员(变量);(2)主函数使用该number类：包括先由类产生对象；然后使用对象的成员函数、数据成员。,class类名public:数据成员或成员函数的定义private:数据成员或成员函数的定义protected:数据成员或成员函数的定义;,6.2.2类的定义一个类指定一个独立的对象集合。类的定义中一般包括两部分说明内容：数据成员(变量)；成员函数(操作)。,1类的定义形式,classnumberpublic:/定义公有数据成员voidset(intm,intn)a=m;b=n;voidprint().;.;private:inta,b;/定义私有数据成员;,2类成员函数的定义对类的成员函数的定义通常有两种实现形式：一种是在类的定义中直接定义函数；另一种是在类外定义。例6.1是在类内部实现成员函数，下面例子则分别在类内部、类外部实现成员函数。【例6.2】求，其中。本题要求将此函数f(n)作为类的成员函数之一。,在类定义中只给出成员函数的原型；在类外部定义具体的成员函数（此时函数名前要加：类名:）。,函数返回值的类型类名:函数名(形参表)/这里省略号表示函数体的内容,其中，双冒号:是作用域运算符，它指出该函数是属于哪一个类的成员函数。,在类外部实现成员函数的语法规则：,6.2.3对象的定义与使用1对象的定义定义对象采用如下的一般形式：类名对象名表;其中,对象名表代表有多个对象名，各对象名之间以逗号分隔。对象定义举例：numberob;/类名number,对象名obcalculateob1,ob2;/类名calculate,对象名ob1,ob2,2对象成员引用具体引用形式为：对象名.数据成员名对象名.成员函数名(实参表)【例6.3】定义一个时钟类，类中有3个私有数据成员（Hour、Minute和Second）和两个公有成员函数（SetTime和ShowTime）。SetTime根据传递的3个参数为对象设置时间，ShowTime负责将对象表示的时间显示输出。在主函数中，建立一个时间类的对象，先利用默认时间设置，再设置时间为10时23分45秒并显示该时间。,6.2.4类与结构体的区别在C+语言中，结构体除了具有原先C语言定义的功能外，还具有类似于类的功能，即结构体中也可以定义函数。它们之间的区别是：在结构体中，成员的默认访问权限是public，而类成员的默认访问权限是private。【例6.4】用结构体定义类的示例。,6.3对象的初始化在类的定义中不能给数据成员赋初值。从封装的目的出发，类的数据成员应该多为私有的，对私有数据成员的访问只能通过成员函数，而不能通过成员引用的方式来赋值。C+中定义了一种特殊的初始化函数，称之为构造函数(Constructor)。在特定对象使用结束时，还将进行一些清除工作。对象清除工作由析构函数(Destructor)来完成。,6.3.1构造函数1构造函数的特点（1）构造函数名与类名相同，且没有返回值，不能指定函数类型。（2）构造函数必须具有公有属性，但它不能被显式地调用，它是在定义对象的同时被系统自动调用的。（3）构造函数是特殊的成员函数，函数体可以写在类体内，也可以写在类体外。（4）构造函数可以重载，即一个类中可以定义多个不同的构造函数（函数名相同，但函数的参数个数或参数类型不同）。,【例6.5】使用构造函数替代例6.3中SetTime()成员函数，并在主函数中，使用构造函数设置时间为15时19分56秒并显示该时间。构造函数也可以重载。所谓函数重载是指多个函数具有相同函数名，但这些函数的参数、返回值类型、函数的实现代码不同。【例6.6】构造函数重载定义示例。,构造函数的定义、功能：综上所述，构造函数是一个有着特殊名字，在对象创建时被自动调用的一种函数。构造函的功能就是完成对象的初始化。,2默认的构造函数如果类定义中没有给出构造函数，则C+编译器会自动给出一个默认的构造函数，而且默认的构造函数只能有一个，形式如下：类名:默认构造函数名(),当类中没有定义过任何形式的构造函数时，系统会自动为创建的对象生成默认的构造函数。若类中已经定义过构造函数，则系统不会自动生成默认的构造函数;一旦需要，则要求显式地定义这种形式的构造函数。在程序中，若定义一个静态对象而没有指明初始值时，编译器会按默认的构造函数将对象的数据成员初始化为0或空。【例6.7】默认构造函数示例。【例6.8】构造函数的调用。,6.3.2析构函数1析构函数的特点当对象创建时，会自动调用构造函数进行初始化。当对象撤消时，也会自动调用析构函数进行一些清理工作，如释放分配给对象的内存空间等。与构造函数类似的是：析构函数也与类同名，但在名字前有一个“”符号，析构函数也具有公有属性，也没有返回类型和返回值，但析构函数不带参数，不能重载，所以析构函数只有一个。【例6.9】析构函数程序举例。,2默认的析构函数和默认构造函数一样，如果类定义中没有给出析构函数，系统也会自动生成一个默认的析构函数，其格式如下：类名称:默认析构函数名(),例如，编译系统为类Point生成默认的析构函数如下：Point:Point()对于大多数类而言，默认的析构函数就能满足要求。只有在一个对象完成其操作之前需要做一些内部处理时，才显式地定义析构函数。,6.3.3复制构造函数复制构造函数何时存在？有对象复制现象的时候存在。复制构造函数的作用:是使用一个已存在的对象去初始化另一个同类对象。复制构造函数的特征：它也是一种构造函数，具有一般构造函数的特征；此外还有一些新特征。,复制构造函数的定义格式如下：类名:复制构造函数名(const类名/定义Point类的对象数组P,与普通数组一样，在使用对象数组时也只能访问单个数组元素，也就是一个对象，通过这个对象，可以访问它的公有成员，访问对象元素的一般形式如下：数组名下标.成员名和普通数组一样，对象数组既可以在定义时初始化，也可以在定义后赋值。【例6.12】对象数组应用示例。,6.4.2对象指针对象指针就是指向对象的指针，其定义的格式如下：类名*对象指针名;对象成员也可以通过指向对象的指针来引用，引用数据成员的具体形式如下：指向对象的指针-数据成员名或：(*指向对象的指针).数据成员名指向对象变量的指针类似于指向结构体变量的指针。,用对象的指针去引用对象的成员函数的具体形式：指向对象的指针-成员函数名(实参表)或：(*指向对象的指针).成员函数名(实参表)【例6.13】对象指针应用示例。,6.4.3指向类成员的指针1指向数据成员的指针指向数据成员的指针定义格式如下：类型说明符类名:*数据成员指针名;定义了指向数据成员的指针后，需要对其进行赋值，也就是要确定指向类的哪一个成员。对数据成员指针赋值的一般格式如下：数据成员指针名=,将指针指向类的数据成员后，就可以通过类的对象引用指针所指向的数据成员，其格式有两种：对象名.*数据成员指针名;或：对象指针名-*数据成员指针名;【例6.14】指向数据成员指针应用举例。,2指向成员函数的指针指向成员函数的指针定义格式如下：函数返回值类型(类名:*成员函数指针名)(参数表);定义成员函数指针后要对其赋值，也就是确定指向类的哪一个成员函数。给指向成员函数指针赋值的一般格式如下：成员函数指针名=,调用成员函数指针所指向函数的格式如下：(对象名.*成员函数指针名)(实参表)或：(对象指针名-*成员函数指针名)(实参表)【例6.15】指向类成员函数指针应用举例。,*6.4.4this指针类的每一个成员函数都有一个隐含的常量指针，通常称为this指针。this指针的类型就是成员函数所属类的类型。当调用成员函数时，它被初始化为被调用函数的对象的地址。this指针在系统中是隐含地存在的，也可以显式地使用。,【例6.16】this指针应用举例。需要注意的是，this指针是一个const指针，不能在程序中修改它，而且this指针的作用域仅在一个对象的内部。,6.5友元6.5.1友元函数友元函数是类定义中由关键字friend修饰的非成员函数。友元函数可以是一个普通函数，也可以是其它类的成员函数，它不是本类的成员函数，但是在它的函数体中可以通过“对象.成员名”访问类的私有成员和保护成员。,友元函数声明的格式为：friend函数返回值类型友元函数名(参数表);【例6.19】友元函数应用举例。,6.5.2友元类和函数一样，类也可以说明为另一个类的友元，这时称该类为友元类。如果A类是B类的友元类，则A类中的私有成员函数都是B类的友元函数，都可以访问B类的私有和保护成员。友元类说明的格式为：friendclass类名;类说明语句可以放在公有部分，也可以放在私有部分或保护部分。【例6.20】友元类应用举例。,友元提供了一种非成员函数访问类的私有成员的方法，这在某些情况下为程序设计提供了一定的方便性。但是面向对象的程序设计要求类的接口与类的实现分开，对对象的访问通过其接口函数进行。如果直接访问对象的私有成员，就破坏了面向对象程序的数据隐藏和封装特性，虽然提供了一些方便，但有可能是得不偿失的，所以，需要慎用友元。,此外，还有两点需要注意：（1）友元关系不能传递。例如，B类是A类的友元，C类是B类的友元，如果C类和A类之间没有显式说明，C类和A类之间不是友元关系。（2）友元关系的单向性。例如，如果B类是A类的友元，则B类的成员函数都是A类的友元函数，可以访问A类的所有数据成员，但A类的成员函数就不是B类的友元函数，也就不能访问B类的所有数据成员。,6.6类成员的共享与保护6.6.1静态成员1.静态数据成员静态数据成员的定义格式如下：static数据类型变量名;,静态数据成员初始化的方式也与一般的数据成员不同。静态数据成员初始化应在类外进行，而且应在对象定义之前。一般在main()函数之前，类定义之后的位置对它进行初始化，格式如下：数据类型类名:静态数据成员名初始值;引用静态数据成员的格式如下：类名:静态数据成员名【例6.17】静态数据成员应用举例。,2.静态成员函数定义静态成员函数的格式如下：static函数返回值的类型静态成员函数名(形参表)(函数体),静态成员函数仅能访问静态的数据成员，不能访问非静态的数据成员，也不能访问非静态的成员函数，这是由于静态的成员函数没有this指针。静态成员函数的调用不需要对象名。类似于静态的数据成员，公有的、静态的成员函数在类外的调用方式如下：类名:静态成员函数名(实参表),也允许用对象或指向对象的指针调用静态成员函数，一般格式如下：对象名.静态成员函数名(实参表)对象指针-静态成员函数名(实参表)【例6.18】静态成员函数应用举例。,6.6.2常对象和常成员1.常对象和常成员函数如果在定义对象时用const修饰，则被定义的对象为常对象。常对象的数据成员值在对