C++面向对象程序设计.ppt

1、0,C+面向对象程序设计 山东理工大学 黄晶晶 ,1,教材,选用教材 C+面向对象程序设计 谭浩强,2,培养目标,理解和掌握C+语言的基本语法和语义； 理解面向对象的思想，掌握面向对象程序设计的方法； 逐步提高学生的编程能力和调试程序的能力； 为后面的学习打好基础。,3,课 程 简介 第一章 C+的初步知识 第二章 类和对象 第三章 再论类和对象 第四章 运算符重载 第五章 继承与派生 第六章 多态性与虚函数 第七章 输入输出流 第八章 C+工具,4,实验：共8次，每次2学时,实验一：C+运行环境、C+对C的扩充 实验二：类与对象的定义和使用 实验三：类/对象的构造和应用 实验四：运算符重载

2、实验五：继承与派生 实验六：多态性与虚函数 实验七：输入流/输出流 实验八：C+工具、综合应用 开发环境：Windows环境下的Visual C+6.0,5,学时分配,总学时：56 讲课： 40学时 上机： 16学时 课外上机：每周不少于4学时,6,参考书目(基本参考书)： C+程序设计教程 杨国兴 中国水利水电出版社 2006.6 Visual C+ 教程郑阿奇 清华大学出版社 2005.7 Visual C+程序设计教程梁建武 水利水电出版社 Visual C+与面向对象程序设计教程(第二版)吕军等 高等教育出版社,7,学习方法： 1、注意各章知识点 2、理解编程特例 3、强化实践：类似实

3、验、进行小改动、注意不同程序的使用方法。,8,主要内容：,1.1 从C到+ 1.2 最简单的C+程序 1.3 C+对C的扩充 1.4 C+程序的编写与实现,第1章 C+初步知识,9,1.1 从C到C+ （计算机语言的发展）,机器语言 汇编语言 高级语言 第一代：科学计算 Fortran 、 ALgol 60 第二代：表达算法 Pascal 、 C 第三代：引入抽象数据类型 Ada 第四代：面向对象 Smalltalk、Eiffel、C+、Java,10,1.1 从C到C+ C语言特点： 1、C语言是一种结构化的程序设计语言，语言本身简洁、使用灵活方便。 2、它既有高级语言的特点，又具有汇编语言

4、的特点。 3、目标程序质量高，程序执行效率高。 4、程序的可移植性好。 5、程序的语法结构不够严密，程序设计的自由度大。既是优点也是缺点。,11,1.1 从C到C+ 用C语言编写的程序是面向过程的。程序员要熟悉程序运行的每一个细节，出现软件危机。程序顺序执行，与现实世界的运行模式不一致； 因此提出了面向对象的程序设计方法。为了支持这种程序设计方法，又由于C语言早已深入人心，因此C+语言应运而生。,12,C+对C的增强,1、在面向过程的基础上对C语言功能进行扩充。 2、增加面向对象的机制。,13,1.2 简单的C+程序举例1：,#include Using namesapce std;/使用命名

5、空间 int main( ) cout“How are you! n”;/输出字符串 return 0; ,主函数,函数体开始,函数体结束,输出流，在屏幕上打印引号内的字符串,分号，一条完整语句的结束符,本程序编译执行后，在屏幕上打印出： How are you!,包含文件,注释或说明,14,#include int main( ) cout i; /从键盘上输入变量i的值 cout “i的值为：”in; return 0; ,程序举例2：从键盘上输入i的值，并输出i。,15,C+程序举例3 -求两数中的最大者,#include / 预编译命令 using namespace std; int

6、 max(int x,int y); int main() / 主函数 int a,b,c; cinab; c=max(a,b); couty) z=x; else z=y; return z; 注意：.cpp文件包含2个函数 , 主函数mian调用max函数 。,16,C+程序举例4 -包含类的C+程序,1、建立.h文件 aaa.h如下： class Student / 定义类st private : int num,score; / 类的私有的数据成员 public: void setdata() / 类的公有的成员函数 cinnumscore; void display() / 类的公有

7、的成员函数 cout“num=”numendl; cout“score=”scoreendl; ; / 类定义结束, 必须有“ ；”,17,C+程序举例4（续）,2、建立.cpp文件a1.cpp如下： #include using namespace std; #include “aaa.h” / 调用头文件aaa.h Student st1,st2; / 定义变量st1、st2是Student类型变量，称为对象 int main() / 主函数 st1.setdata(); st2.setdata(); st1.display(); st2.display(); return 0; 注意：在

8、本例中，有源文件a1.cpp和头文件 aaa .h,18,小结： 在一个程序单位中，一般包括3部分： 1、 预处理命令：以符号“#”开头的行，称为编译预处理行。 “#include” 称为文件预处理命令。 “ #include ”是将文件 “iostream .h”的内容包含到新建的程序中去。 iostream.h 是C+系统定义的一个 “头文件”， iostream.h中设置了C+的输入/输出 ( I / O ) 相关环境，定义了输入流 cin 和输出流 cout 对象。,19,2、全局声明部分：在函数外的声明部分，用户自定义数据类型、程序中变量的定义，例如对类st的定义、对变量st1、st

9、2的定义。对函数的声明例如：int max(int x,int y); 3、函数：函数是程序中必须有的和最基本的组成部分。main( ) 是每一个C+程序都必须有的，称为主函数，它是程序入口。 注意1：main() 前的 int 表示主函数 main( ) 返回值为整型。花括号 括起为main()的函数体。 注意2：标准C+在main()正常执行时返回0，否则返回-1。,20,1.3 C+对C的扩充 1.3.1 C+输入/输出 1、cout 输出： 格式：cout int main() cout “您好” endl; / “endl” 与“ n”一样是控制换行。 return 0; 注意：每个

10、输出项用一个“ ”符号分隔。,21,2、 cin 标准输入 格式：cin 变量1 变量2 ; 例：使用cin进行简单的输入。 #include int main() int a,b; cin a b; cout a , b endl; return 0; ,22,1.3.2 用const定义常变量 在C语言中，宏定义如下： 1、不带参宏定义： #define PI 3.14 /定义符号常量，实际编译时只是字符置换。 2、带参宏定义： #define 宏名(参数表) 字符串 /* 字符串中包含在括弧中指定的参数 */,23,例： C语言宏定义应用 #include #define PI 3.14

11、15926 #define S(r) PI*r*r /* 引用已定义的宏名PI */ main() double a,area; a=3.6; area=S(a); printf(r=%f,area=%f,a,area); 运行结果: r=3.600000,area=40.715038 赋值语句areaS(a)；经宏展开后为 area=3.1415926*a*a；,24,说明： 若: #define S(r) PI*r*r 则: area=S(a+b); /* 相当于area=PI*a+b*a+b */ 若: #define S(r) PI*(r)*(r) 则: area=S(a+b); /*

12、 相当于area=PI*(a+b)*(a+b) */ 在C语言中： 用#define 定义符号常量，实际编译时只是字符置换，易出错。,25,1.3.2 用const定义常变量 C+利用const定义常变量： const float PI=3.14; 说明：PI具有变量属性，有数据类型，占存储空间，有地址，可用指针指向它，但是程序运行时其值是不可改变的。,26,1.3.3 函数原型声明 在C+程序中，被调函数的定义可以放在主调函数之后，也可以放在主调函数之前。若被调函数的定义位于主调函数之后，则必须对被调用函数作声明。 例如： int max(int x,int y); int max(int,

13、int);,27,函数声明和定义的示例,#include float area( float ); / 调用函数前先声明 int main( ) float radius; coutradius; if (radius0) coutarea(radius )endl; return 0; float area( float r) /最后定义 return r * r* 3.14159;,28,程序可以改为如下形式：,#include float area( float r) return r * r* 3.14159; Int main( ) float radius; coutradius;

14、 if (radius0) coutarea(radius )endl; return 0; ,29,1.3.4 函数重载,什么叫重载？ 运算符“”是位运算左移运算符，在C+中，又作为输出算符；运算符“*”是乘法算符，也是指针符号。这种一个标识符有多种含义的现象叫“重载”。 如果标识符为运算符，就叫“运算符重载”；如果标识符为函数名，就叫“函数重载”。 什么时候用到重载？ 用于相类似而又不同的操作。例如，求多个数值的最大数，不同类型的参数，C语言要编写不同的函数： int max1(int a, int b ,int c); / 3个整型数求最大值 float max2(float a, fl

15、oat b,float c); / 3个实型数求最大值 long max3(long a, long b,long c); / 3个长整型数求最大值,30,即：C+允许在同一作用域中用同一函数名定义多个函数，函数的参数类型和个数不同，这些同名函数实现不同功能-函数重载。,而C+的做法是重载：将这三个函数名取相同的名字，程序运行时，系统会根据实际参数的不同，调用相近参数的函数：,31,#include int max(int a, int b, int c) if (ba) a=b; if (ca) a=c; return a; float max(float a, float b) if (b

16、a) a=b; return a; long max(long a, long b, long c) if (ba) a=b; if (ca) a=c; return a; ,int main( ) int a, b, c, d; float x, y, z; long m, n, p, q; cinabc; cinxy; cinmnp; d = max (a, b, c); cout “int_d = “dendl; z = max (x,y); cout “float_z = “zendl; q = max (m, n, p); cout “long_q = “qendl; return

17、0; ,main函数三次调用max函数，每次实参的个数或类型不同，系统会寻找与之匹配的函数调用。,例如1.6：求3个数最大值（整数、实数）,32,#include int max(int a, int b, int c) if (ba) a=b; if (ca) a=c; return a; int max(int a,int b) if (ab) return a; else return b; ,int main( ) int a=7,b=-4,c=9; cout max(a,b,c)endl; cout max(a,b)endl; return 0; ,例如1.7：求2个数或3个整数最大

18、值,main函数2次调用max函数，每次实参的个数或类型不同，系统会寻找与之匹配的函数调用。 注意：不能出现函数名、参数个数、类型完全一致的函数,33,1.3.5 函数模板 C+函数重载允许用同一函数名定义多个函数，但是还要定义每一个函数。编码量很大。 什么时候使用模板？对于有些相同功能的函数，如果函数参数个数相同，可以用函数模板。,函数模板是定义一个通用函数，其函数类型和形参类型不确定，用虚拟类型代表。 利用函数模板定义的函数叫做模板函数。,34,定义一个模板函数的形式如下： template () . 注意1：template 和 template 等价 注意2：类型参数可以不止一个如：

19、template 注意3：模板函数只适用于函数的参数个数相同而类型不同，而且函数体相同的情况。,35,#include template T max (T a, T b, T c) / 建立函数模板时，只需要 if (ba) a=b; / 将函数类型、参数类型 int 换成 T 就行。 if (ca) a=c; / 即用虚拟的类型名T代替实际的类型 return a; int main( ) int i = 8, j = 3, k = 4, h; long m = 1, n = 2, p = 3, q; h = max ( i, j, k); q = max ( m, n, p); cout

20、“int_h = “hendl; cout “long_q = “qendl; return 0; ,示例：将上述重载示例改为函数模板。,36,结论：函数模板比函数重载更方便，但模板只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况。不满足这种情况时，就只能使用函数重载。,37,特例: 定义一个求数值绝对值的模板函数。 #include template T max(T a) return a0?a:-a; int main() cout max(-9)= max(-9) endl; cout max(-9.666)= max(-9.666) endl; cout max(12345)=

21、 max(12345) endl; return 0; ,38,1.3.6 有默认参数的函数,背景：一般情况下，函数调用时，形参从实参取值。要求实参的个数和类型与形参相同。但有时多次调用同一函数时用的是同样的实参值。C+提供一个简单的解决办法，即给参数一默认值。 若不提供实参数，形参就用默认参数作为实参值。 示例：有一函数声明如下： float area ( float r=6.5 ); 调用area 函数时，如果不提供实参给r，r 就以默认数值 6.5 作为参数调用area: 即： area ( ); / 相当于 area (6.5 );,39,注意： 1) 当有多个参数时，如果只有部分参数

22、有默认值，则指定默认值的参数必须放在参数表的最右边，否则出错。 2）因为实参与形参的结合是从左至右顺序进行的，第一个实参必须给第一个形参，第二个实参必须给第二个形参。 3) 一个函数不能既作为重载函数，又作为默认参数函数。因为当调用函数时如果少写一实参，系统无法判断是利用重载函数还是利用默认参数函数。,40,例如函数声明如下： void area (float x1, int x2 = 1, char x3 = a); 调用1：area ( 1.2, 3, b); / 形参值全部由实参得到 调用2：area (1.2, 3); / 最后一个参数取自默认值 调用3：area (1.2 ); /

23、最后两个参数取自默认值 调用4： area ( ); / 出错，第一个形参没有实参，也没有默 认值,41,举例: 利用默认参数的函数实现求2个或3个整数的最大值,#include int max(int a,int b,int c=-32767) if (ba) a=b; if (ca) a=c; return a; void main( ) int a,b,c,mab,mabc; a=10; b=100; c=900; mab=max(a,b); couta b mabendl; mabc=max(a,b,c); couta b c mabcendl; ,42,/ 函数模板和默认参数综合举例

24、 #include template T max(T a,T b,T c=-32767,T d=-32767) if (ba) a=b; if (ca) a=c; if (da) a=d; return a; void main( ) int a,b,c,mab,mabc,mabcd,d; a=10; b=100; c=900,d=8888; mab=max(a,b); couta b mabendl; mabc=max(a,b,c); couta b c mabcendl; mabcd=max(a,b,c,d); couta b c mabcdendl; float a1,b1,c1,mab

25、1,mabc1,mabcd1,d1; a1=10.0; b1=100.9; c1=900.98,d1=8888.99; mab1=max(a1,b1); couta1 b1 mab1endl; mabc1=max(a1,b1,c1); couta1 b1 c1 mabc1endl; mabcd1=max(a1,b1,c1,d1); couta1 b1 c1 d1 mabcd1endl; ,43,1.3.7 变量的引用,1、什么叫引用？变量的引用就是变量的别名。建立引用的作用，是为一个变量另取一个名字，以便在需要的时候间接地引用该变量。 2、引用示例： #include int main( )

26、int a = 10; int 运行结果：a = 100 b= 100,44,1.3.7 变量的引用,3、如何使用引用？如有变量a ，给它另取一个别名b ： int a ;int / 声明b 是一个整型变量的引用变量，并且被初始化为a 说明： 1）此处 int / 错误， 没有指定 x 代表哪个变量,46,4、将引用作为函数参数：C+之所以增加“引用”，主要是利用它作为函数参数，以扩充函数传递数据的功能。 C语言中，函数的参数传递有以下两种情况： 1）将变量名作为实参：传给形参的是变量的值，传递是单向的，函数运行时，形参发生变化，并不回传给实参。因为形参和实参不是同一个存储单元。例：,#inc

27、lude void swap ( int a, int b ) int temp; temp = a; a = b; b = temp; ,int main( ) int i=3, j=5; swap ( i, j ); couti“,”jendl; return 0; 运行结果，i, j 仍然是3，5。 没有发生交换。,47,2)传递变量的指针：传给形参的是变量的地址，形参得到一个变量的地址，即形参指针变量指向实参变量单元。函数中形参发生改变，实际上是改变实参。这种方法实际上仍然是值传递：向指针变量传递地址值。然后通过指针变量访问有关变量。“间接地”回传了改变的变量。例：,#include

28、void swap ( int *p1, int *p2 ) int temp; temp = *p1; *p1 = *p2; *p2 = temp; ,int main( ) int i=3, j=5; swap ( 运行结果，i, j 是5，3。 变量值发生交换。,48,3)传递变量的别名：将变量的引用作为函数形参，弥补了上面两种方法的不足。例： 注意：swap函数形参 swap ( i, j ); couti“,”jendl; return 0; 运行结果，i, j 是5，3。 变量值发生交换。,49,如何理解引用？我们从物理实现上来理解，引用是一个隐性指针，即引用值是引自所指向的实体。

29、这就是引用的真意。高级编程（面向应用）多用引用，低级编程（面向机器）多用指针。,50,5、对引用的说明： 1）不能建立void类型的引用。因为任何实际存在的变量都属于非void类型。如： void / t 是指向整型变量的指针变量的引用，初始化为p.,51,4）可以将引用的地址赋给指针。此时，指针指向原来变量： int a = 3;int /合法,52,1、引入原因：目的是为了解决程序中函数调用的效率问题。有些函数代码很短（行），却有高使用频率，造成处理现场的开销巨增。 这时若将函数体嵌入函数调用处，则可避免每次调用函数的开销，大大提高效率。,1.3.8 内联函数(inline functio

30、n),53,2、内联函数的定义：在声明一个函数时，加上限定词inline，该函数就成为内联函数。编译时，系统将调用此函数的地方用函数的原代码替换。即以空间代价换取时间。例如： #include / c1.15 inline int power(int x ) / 定义一个内联函数 return x*x; int main( ) cout power ( 2 ) endl; / 编译系统展开为x=2;x*x; cout power ( 1+2 ) endl; / 编译系统展开为x=1+2;x*x; return 0; 运行结果：4 9,54,3、内联函数的限制： 1）函数内不能含有循环结构或sw

31、itch结构； 2）不能含有任何静态数据及数组声明。 3）不能是递归函数。,说明： 如果内联函数内有以上问题，在VC+上编译也能通过，是因为编译器将它改成非inline的了。即我们只有建议内联的权利，是否真的实现内联还要由编译器决定。,55,标识符只能在说明它或定义它的范围内是可见的，而在该范围之外是不可见的。 每一个变量都有自己的有效范围。只能在变量的作用域内使用该变量。不能直接使用其它作用域中的变量。如果要使用其它作用域中的同名变量，必须使用“作用域运算符”，即“ : ”。,1.3.9 作用域运算符,56,作用域运算符示例： #include /c1.16 float a=1.5; int

32、 main( ) int a = 5; cout a endl; / 输出作用域为main 函数的局部变量a 的值 cout :a endl; / 输出作用域为全局的 全局变量a 的值 return 0; 运行结果：5 1.5 注意：不能用作用域运算符“:”访问函数中的局部变量。,57,局部变量和全局变量,1、局部变量 指作用域在函数级的变量。 2、全局变量 指作用域在程序级和文件级的变量。,58,#include int i=5; /外部全局变量 void func( ) cout iendl; / 输出全局变量i void main() int i=3; / 内部局部变量 func( );

33、 cout iendl; / 输出局部变量i ,局部 变量,全局变量,蓝色为文件作用域,绿色为函数作用域,59,1.3.10 字符串变量,C+提供了字符串类。利用此类可以定义字符串对象。但在文件开头必须包含string库： #include / 不能是string.h，必须用using namespace std; 1、字符串定义： string s1; / 定义字符串变量s1 string s2 = “China”; / 定义字符串变量s2并初始化,60,1.3.10 字符串变量,2、字符串赋值：可以对定义了的字符串变量进行赋值： s1 = “Hello”;s2 = s1; s3 = s1+

34、s2; / 字符串连接 3、字符串变量的输入输出： string c1;cin c1;cout =，= 来进行字符串的比较,61,5、字符串数组： C+允许直接定义字符串数组如： string name 3 = “张三”,”李四”,”王五”; 结果为： name 0 = “张三“； name 1 = “李四”; name 2 = “王五”;,62,字符串变量示例：从键盘输入3个字符串，并按字典顺序输出： #include / c1.17 #include using namespace std; int main( ) string s1,s2,s3,temp; cin s1s2s3; if ( s2s3) temp =s2; s2 = s3; s3 = temp; if ( s1s2) temp =s1; s1 = s2; s2 = temp; if ( s2s3) temp =s2; s2 = s3; s3 = temp; cout