第1章 C++面向对象程序的设计要点ppt课件

1、第1章 C+面向对象程序设计要点 第第1章章 C+面向对象程序设计要点面向对象程序设计要点 1.1 函数和函数参数函数和函数参数 1.2 输入输出输入输出 1.3 类类1.4 抽象类型和模板抽象类型和模板第1章 C+面向对象程序设计要点 1.1 函数和函数参数函数和函数参数 1.1.1函数类型 C+中有两种类型函数：常规函数和成员函数。常规函数用于完成一个特定的功能，成员函数用于类方法的定义。无论是常规函数还是成员函数，其定义都包括四个部分：函数名、形式参数表、返回类型和函数体。 第1章 C+面向对象程序设计要点 函数的使用者通过函数名来调用函数，调用过程是把实际参数表传送给形式参数表作为函数

2、的数据来源，然后执行函数体中的语句实现该函数的功能，最后得到的返回值由函数名带回函数的调用者。成员函数是用于类方法定义的，因而，只有该类的对象才能调用其成员函数。 第1章 C+面向对象程序设计要点 1.1.2 函数名重载 C+允许函数名重载，即允许若干个相同的函数名能在相同作用域内使用。编译系统根据函数引用的参数类型和参数个数判明函数的使用。 例11函数名重载 include int max(int a,int b) if(a=b)return a; else return b; 第1章 C+面向对象程序设计要点 Float max(float a,float b,float c) if(a=

3、b&a=c)return a; else if(ac)return b;else return c;void main() printf(max(2,3)=%dn,max(2,3); printf(max(2.3,5.6,3.1)=%fn,max(2.3,5.6,3.1); 第1章 C+面向对象程序设计要点 1.1.3 函数参数 C+中函数包括常规函数和成员函数参数有四种方式：值参数、常值参数、引用参数和常值引用参数等方式。但常值参数方式因无必要，一般不用。要注意的是，不同方式的参数不同方式的返回值也类同）在函数的传递调用中系统将视为不同的数据类型，如定义有函数f1(intx)， 第1

4、章 C+面向对象程序设计要点 在函数f1()中又要调用函数f2()，如果函数f2()的定义是f2(constintx)，系统将视int和constint为不同的数据类型，从而告知用户数据类型不匹配。int和int&的情况也一样。注意到这一点将可免去许多程序调试中的问题。 例12函数参数的值参数、引用参数和常值引用参数三种方式。 int Example1(int a,int b,int c) /值参数方式 intx,y,z; x=a;y=b;z=c; 第1章 C+面向对象程序设计要点 a=2*a;b=2*b;c=2*c; /函数返回后对应实际参数的值不变 return(x+y+z)/3;

5、 intExample2(int& a,int& b,int& c)/引用参数方式 int x,y,z; x=a;y=b;z=c; a=2*a;b=2*b;c=2*c;/函数返回后对应实际参数的值改变 return(x+y+z)/3; 第1章 C+面向对象程序设计要点 intExample3(const int& a,const int& b,cons tint&c) /常值引用参数方式 return(a+b+c)/3; /不允许改变常值引用参数a,b,c的值 第1章 C+面向对象程序设计要点 引用参数的方法是在类型名后加符号&,常值引用

6、参数的方法是在引用参数方法的基础上再在函数定义行的最前边加保留字const。 对于Example1的值参数方式，在运行时，对应的实际参数的值拷贝给形式参数，当函数终止时，形式参数的值不拷贝回实际参数。因而，值参数方式的函数调用不会改变对应形式参数的实际参数的值。 第1章 C+面向对象程序设计要点 1.1.4成员函数返回值 和函数参数的方式类同，成员函数返回值也有值方式、常值方式、引用方式和常值引用方式等四种方式。 当成员函数的返回值为值方式时，允许改变该对象的私有成员数据。注意，成员函数的返回值为无const标识符的任何数据类型包括void类型时即为值方式。 第1章 C+面向对象程序设计要点

7、例13成员函数返回值的值方式和常值方式includeclass Temperature private: float high Temp /最高温度 float low Temp; /最低温度第1章 C+面向对象程序设计要点 public: Temperature(float h,float l)high Temp=h;lowTemp=l; void Update Temp(float temp);/成员函数返回值为值方式 float GetHigh Temp(void)const;/成员函数返回值为常值方式 float GetLowTemp(void)const;/成员函数返回值为常值方式

8、; void Temperature:Update Temp(float temp) 第1章 C+面向对象程序设计要点 if(temphighTemp)highTemp=temp;/允许更改私有数据 if(temp，cout和cerr对象屏幕输出的操作符为。 第1章 C+面向对象程序设计要点 include void main(void) char c; int n; coutn; coutn=nendl;第1章 C+面向对象程序设计要点 1.2.2文件输入输出 调用打开文件函数时，打开文件函数的参数包括文件名和数据流动的方向，打开文件函数返回文件的开始地址。系统在存储文件时，在其末尾添加有文

9、件结束标记，这样打开文件函数就具体地指定了一个文件在内存中的起始位置、结束位置和数据流动的方向。 fstream.h流类中定义了文件输入类和文件输出类。文件输入类的类名为ifstream，文件输出类的类名为ofstream。 第1章 C+面向对象程序设计要点 includeincludeinclude /包含exit()函数 Void main(void) ifstream fin; /定义fin为ifstream 类的对象 ofstream fout; /定义fout为ofstream类的对象 fout.open(exam.dat,ios:out);/建立输出文件exam.dat第1章 C+

10、面向对象程序设计要点 /输出字符串wang和数字50到输出文件exam.dat中可打开该文件查看）char name=wang,name210;int age=50,age2;foutnameendl;foutageendl;fin.open(exam.dat,ios:in|ios:nocreate);/打开输入文件exam.datif (!fin)第1章 C+面向对象程序设计要点 cerr不能打开文件exam.datname2cage2; /屏幕输出查看coutname2=name2endl;coutage2=ageendl;第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3 类类 当开发的应用程序的

11、数据类型不是int、float、char等系统支持的基本数据类型时，开发者就需定义自己的数据类型。C+中定义自己的数据类型的面向对象方法是使用类。 类是C+支持面向对象程序设计的基础。C+中定义类使用标识符class，类定义包括类中数据的定义和成员函数的定义。第1章 C+面向对象程序设计要点 例14设计一个人民币类，其方法包括设置、加（+）、加等于（+=），以及输出流操作，并用一个主函数验证。 include include enum signminus,plus; /正负数的符号标识 /类Money定义部分 class Money /类Money定义 第1章 C+面向对象程序设计要点 fri

12、end ostream&operator99)第1章 C+面向对象程序设计要点 cerr分必须小于等于9999) cerr分必须小于等于99endl; 第1章 C+面向对象程序设计要点 exit(1); amount=d*100+c; if(s=minus)amount=-amount; return true; Money Money:operator+(const Money&x)const/操作符+重载 Money y; y.amount=amount+x.amount; return y; 第1章 C+面向对象程序设计要点 ostream& operator(o

13、stream& out, const Money& x)/流类的操作符重载。 前边不再需标识符friend Money temp = x;/注意临时对象temp绝对不能定义为引用型 if(x.amount 0 ) out -; temp = -temp; /temp为x的绝对值 long d = temp / 100;/d为amount的元值第1章 C+面向对象程序设计要点 out ￥ d .; int c = temp - d * 100; /c为amount的分值 if(c 10) out 0; /分值小于10时在十位上添0 out c; return out; /主函数部

14、分 void main(void) Money g, h(plus, 3, 30), hg;第1章 C+面向对象程序设计要点 g.Set(minus, 2, 25); hg = h + g; /h和g的值均不变 g += h; /g的值被改变 cout h + g = hg endl; cout g = g endl; 程序运行输出： h + g = ￥1.05 g = ￥1.05 下面我们对C+类基本要素的分析讨论将以例14为实例。 第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.1 类的存取权限 类的数据和成员函数的存取权限分为三种： 私有private）、公有public和保护protecte

15、d）。 在private域中， 声明的数据和成员函数构成类的私有部分， 私有部分中的数据和成员函数只能由该类对象的成员函数， 以及被声明为友元的函数或声明为友元的类的对象的成员函数访问。 第1章 C+面向对象程序设计要点 在public域中，一般仅声明类的成员函数有些情况下，也在此域中声明类的数据）。在public域中，声明的类的数据和成员函数构成类的公有部分；公有部分中的数据和成员函数既允许该类对象的成员函数访问，也允许程序中其他函数或其他类的对象的成员函数访问。因而，一个类的公有部分就构成了这个类的操作界面。外部函数和别的对象通过操作界面对类中的对象进行操作。这就和基本数据类型中int类数

16、据均通过加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）等操作界面来对该数据类型中所有数据进行操作一样。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.2 构造函数和析构函数 构造函数是一种特殊的成员函数。构造函数是用来在内存中建立类的具体对象即在内存中为该对象分配适当的空间并对其进行初始化赋值的成员函数。构造函数的名字必须和类的名字相同，构造函数没有返回值。构造函数允许参数有默认值，当构造函数有默认值时，若定义该类的对象时没有给出初始化值则按默认值处理。例14中对象h有初始化值(plus,3,30)，对象g和hg没有初始化值，因此对象g和hg的初始化值为默认值plus，0，0）。一个类允许有多个构造函数。当

17、一个类有多个构造函数时，系统将根据定义对象时的参数类型和参数个数，选择恰当的构造函数来建立对象和对该对象进行初始化。第1章 C+面向对象程序设计要点 析构函数是一种当对象被取消时才被自动调用的特殊函数。当一个对象被取消时，析构函数提供了自动释放由构造函数在内存中建立的该类对象的内存区。析构函数的名字是在类的名字前面加上前缀“”，析构函数没有返回值。由于在一般情况下建立的对象当被取消时，系统都能自动识别出所占用的相应的内存区，所以一般情况下析构函数的函数体为空。函数体为空的析构函数可省略。但当对象被取消时系统不能自动识别出所占用的内存区的类，析构函数的函数体就不能为空，此时析构函数就要负责释放对

18、象所占用的内存区。每个类只能有一个析构函数。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.3 操作符重载 当所设计类的某个成员函数功能和人们熟悉的某个有固定操作符的函数功能类同时，可以用该操作符替换该成员函数名，这称作操作符重载。操作符重载时，操作符前使用标识符operator。对用户来说，操作符重载使类的成员函数的调用更加方便。如例1-4中的加（+）和加等于（+=）成员函数通过操作符重载方便了用户的调用。也就是说，一个类成员函数的操作符重载就是用一个有固定含义的操作符定义和实现该类的相应成员函数。 第1章 C+面向对象程序设计要点 当调用时该操作符可以看成是该操作符左边对象的成员函数。如例14中

19、的g+=hg可看作是加等于（+=）成员函数的对象，h可看作是加等于（+=）成员函数的参数。操作符重载不仅可以更方便地实现相应成员函数的功能，重载的操作符还具有相应的运算优先级和满足结合律，这是类的成员函数所没有的功能。第1章 C+面向对象程序设计要点 成员函数的操作符重载时必须满足： （1操作符必须满足运算优先级和结合律，以及参数满足相应的操作符对操作数个数的要求，如二元操作加（+）必须有也只能有一个参数作为加数。 （2C+中的所有操作符基本上都可被重载，但逗号操作（，）和条件表达式操作（?:）不允许重载。 （3操作符重载时不允许参数有默认赋值。 （4当重载的操作符左边的对象属类B，右边的对象

20、属类A时，该重载的操作符应定义为类A的友元；否则类B的对象不能操作类A对象中的数据。第1章 C+面向对象程序设计要点 操作符重载不仅可以定义为成员函数，也可以定义为一般函数。当类的定义和实现已经编译完成，而在应用时具体定义的数据类型不支持类的定义和实现中使用的运算符时，定义为一般函数的操作符重载可不改变原先已编译完成的类的定义和实现。一般函数的二元操作符重载需有两个参数，这一点和成员函数的操作符重载不同。3.5.2节的小于（）操作符的重载就是一个一般函数的例子，此时，原先已编译完成的类的定义和实现不用改动。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.4友元 在例14中,Money类的输出成员函数

21、和系统的输出流操作（）功能类同，因此我们也希望重载输出流 操 作 符 ， 但 对 于 如 下 操 作 符 重 载 定 义ostream&operator(ostream&out,constMoney&x);由于该操作符左边的对象属类ostream，右边的对象属类Money，类ostream的对象不能存取类Money对象的私有数据amount，因而无法实现期望的输出流操作。第1章 C+面向对象程序设计要点 对于上述这种情况，我们可以在类Money的定义中定义类ostream的成员函数或说操作符）是类Money的友元。在C+中一个类的友元可以存取这个类的私有数据。这样当我们

22、在例14类Money的定义中有如下友元定义friendostream&operator(ostream&out,constMoney&x);则上述问题即可解决。友元定义使用标识符friend。一个类的友元不仅可以是其他类的成员函数，还可以是外部函数或其他类。当类A的友元是类B时，则类B中的所有成员函数均可存取类A的私有数据。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.5 分辨符 在例14中，类的实现部分中类成员函数名前的符号：称为分辨符。分辨符指定了成员函数所属的类。当类的实现部分和类的定义部分不在一个文件中时，在实现部分的成员函数名前使用分辨符是必要的。此外，在一个有派

23、生类存在的函数或程序中，若派生类和其基类有同名的成员函数时，在分辨符：前加上派生类名或基类名并放在该成员函数名前就可实现正确的访问。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.6内联函数 C+类成员函数的实现部分中包括在定义部分的函数称为内联函数。编译系统在遇到内联函数时会将其实现部分的所有语句直接插入到调用程序中，因而减少了与函数调用和参数传递有关的系统开销，从而可以帮助C+克服在某些面向对象开发环境或开发工具中遇到的执行速度低的难题。由于内联函数增加函数调用的空间开销,因此通常只在实现部分语句较少或在要求系统的响应速度较高时才使用内联函数。 第1章 C+面向对象程序设计要点 例13中类Tem

24、perature的构造函数和例14中类Money的加等于（+=）操作符重载都是内联成员函数的例子。外部函数的内联函数为在函数定义头部加标识符inline。当成员函数的实现部分较长时，定义内联函数的方法也是在成员函数头部加标识符inline来实现。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.7 默认值 若定义类时，类的构造函数定义了默认值。定义对象有初始化值时，则该对象取其初始化值；定义对象没有初始化值时，则该对象取其默认值。在例14中，类Money的构造函数定义有默认值plus，0，0）。类 M o n e y 的 构 造 函 数 定 义 语 句 为 Money(signs=plus,unsig

25、nedlongd=0,unsignedlongc=0)第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.8 多态性和虚函数 多态性是面向对象程序设计的一个重要概念。在面向对象语言中，用向一个对象发送消息的方式来完成一系列动作的实现。多态性是指当相同对象收到不同的消息或不同对象收到相同的消息时产生不同的实现动作。C+支持两种多态性：一种是编译时的多态性，另一种是运行时的多态性。编译时的多态性是通过重载函数来实现的。此时重载的函数有两种：一种是在一个类中说明的重载，此时靠参数的个数和参数的类型不同来区分；另一种是基类成员函数在派生类中的重载， 第1章 C+面向对象程序设计要点 此时也可以靠参数的个数和参数

26、的类型不同来区分，当参数的个数和参数的类型相同时还可以靠使用“类名：”加以区分。在C+中运行时的多态性是用虚函数来实现的。虚函数是在基类中被说明为virtual，并在派生类中重新定义的成员函数。虚函数允许函数调用与函数体之间的联系在运行时才建立，也就是在运行时才决定当前实际调用的是基类和派生类中哪一个类中的成员函数，因而，虚函数可实现成员函数的动态重载。第1章 C+面向对象程序设计要点 例15虚函数方法 includeclassParent protected: charversion; public: Parent()version=A; /构造函数 virtualvoidPrint() /

27、虚函数 printf(nParentVersion%c,version); voidTest() /测试继承方式用函数 printf(nPublicModeTest!); ;第1章 C+面向对象程序设计要点 classDerived1:publicParentprivate:intinfo;public:Derived1(intnumber) /构造函数version=1;info=number;voidPrint()printf(nDerived1info:%d,Version%c,info,version);classDerived2:publicParent第1章 C+面向对象程序设计要

28、点 private:intinfo;public:Derived2(intnumber) /构造函数version=2;info=number;voidPrint()printf(nDerived2info:%d,Version%c,info,version);第1章 C+面向对象程序设计要点 voidPrintInfo(Parent&infoHolder)infoHolder.Print();/根据不同的调用对象动态连接不同对象的成员函数voidmain(void)Parentbase;Derived1d1(10);Derived2d2(20);PrintInfo(base);第1章

29、 C+面向对象程序设计要点 PrintInfo(d1);PrintInfo(d2);d1.Test(); /此语句只在public派生方式下允许程序的输出是： ParentVersionADerived1info:10,Version1Derived2info:20,Version2PublicModeTest! 第1章 C+面向对象程序设计要点 在程序中，通过外部函数PrintInfo（）实现类继承层次中对象的动态绑定。在程序中，若去掉类Parent中成员函数Print()前的virtual，则程序的输出是： ParentVersionA ParentVersion1 ParentVersi

30、on2 PublicModeTest! 显然，若去掉类Parent中成员函数Print()前的virtual，则每次调用的都是类Parent的成员函数Print()。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.9 纯虚函数和抽象类 有些基类只表达一些抽象的概念，并不和具体的事物相联系，所以在这些基类中定义某些成员函数是无意义的，但这些基类又必须为他的派生类提供一个公共接口界面，这样的基类可定义成纯虚函数。 纯虚函数是在基类中说明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加上“=0”。例如：第1章 C+面向对象程序设计要点 cla

31、ssParent virtualvoidFunction()=0;/纯虚函数 ; 包含有纯虚函数的类称为抽象类。由于抽象类包含了没有函数定义的纯虚函数，所以不能定义抽象类的对象。当然，在抽象类中也可以定义非纯虚函数供派生类继承。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.10 派生类继承方式 派生类继承基类时，基类的protected数据和成员函数将作为派生类的protected数据和成员函数。除此之外，派生类定义中的访问控制还定义了基类成员在派生类中的访问权限。访问控制主要有public和private两种继承方式。第1章 C+面向对象程序设计要点 在public继承方式中，基类的公有成员成为

32、派生类的公有成员。在例15中，派生类Derived1和Derived2对父类Parent的继承是public继承方式。public继承方式的派生类对象能直接使用基类的所有public的数据和成员函数，因而，例15主函数中的d1.Test()调用的是Parent类的成员函数Test()；private继承方式使基类的公有成员成为派生类的私有成员。 第1章 C+面向对象程序设计要点 因而，在派生类中只允许其成员函数调用基类的公有成员函数，private继承方式的例子详见3.3.1节和3.3.2节顺序堆栈类对顺序表类的继承。无论是public继承方式还是private继承方式，基类的私有成员都成为派

33、生类的不可访问成员。此外，类的友元没有继承性。当基类中有虚函数时，派生类只能是public继承方式，不能是private继承方式。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.11 结构体 C+语言是从C语言发展而来的，面向对象程序设计中的类是结构化程序设计中结构体的进一步发展，为了使习惯于使用C语言结构体的编程人员能习惯使用C+语言中的类，C+语言中定义结构体和类概念基本相同，惟一不同之处是结构体中都是共有数据成员和共有成员函数，没有私有数据成员和私有成员函数。第1章 C+面向对象程序设计要点 1.3.12 对象 具有类类型的变量称作对象，或者说，对象是类的实例化。例15中base、d1和d2就分别是类Parent、Derived1和Derived2的对象。从上述的C+语言对结构体的定