05 第五章 类与对象

1、第五章类与对象 类的作用 类界面与类实现 类成员的访问控制 对象的创建 静态数据成员 构造函数与析构函数 成员对象的初始化5.1 面向对象的基本概念和特征1. 对象（Object）n 指将数据(内部状态)和使用这些数据的一组基本操作(行为)封装在一起的统一体。n 对象有时指一个事物，称实例(instance) 有时指一组类似的事物，称对象类(class)2. 信息隐藏n 将一个模块的内部数据或操作隐藏起来，其他模块只能通过该模块提供的公开操作来访问该模块n 信息隐藏由封装机制来实现。3.封装 : 用两种方法实现(1) 文件模块n 例子：P129采用文件模块来封装，实现循环计数器功能n 此程序共

2、包括2个源程序以及1个头文件n CIRNUM1.HPP (程序5.1.1 ) 头文件仅包含循环计数器对外公开的函数原型，不涉及内部数据与函数定义；n CIRNUM1.CPP (程序5.1.2 )该源程序是循环计数器的实现文件，以.CPP作为后缀名字，包括了内部数据及函数定义。 文件中引用CIRNUM1.HPP ：#include cirnum1.hppn CIRDEMO1.CPP (程序5.1.3 )该源程序包括主函数，使用循环计算器(2) 类：用类实现封装n C+语言通过建立一个合适的循环计数器类， 将这些数据与函数结合在一起，形成一个新 的数据类型，称为类类型。4. 类与类的层次结构基类n

3、 具有一致数据结构(属性)和行为(操作)的对象可归并为一个类n 层次结构：n 上层称超类（基类、父类）派生类n 下层称子类（派生类）5.类的特征n 继承性n 具有层次关系的类的属性和操作进行共享的方式，后代类可以继承祖先类的各种性质n 多态性n 同一名字，多种语义；或相同界面，多种实现n 如：一个函数名代表了多种函数的实现5.2 类的定义一、类声明n 类是对一群具有相同属性、表现相同行为的对象的描述n 类的一般形式 ：class 类名 public:公有数据和函数private:私有数据和函数;n 类中定义的数据(变量)称为数据成员类中定义的函数(行为操作)称为成员函数void increme

4、nt()环计数器类class CIRCULAR_NUMBERS public:vt_mode(int min, int max)int mode = max_val min_val + 1; current = (current min_val) + 1) %mode + min_val;d seoi例：/ 循环计数器加一循/ 设置循环计数器的上、下限min_val = min;max_val = max; return;void set_value(int value)/ 设置循环计数器的当前值current = value;return;return;void decrement()/ 循

5、环计数器减一int mode = max_val min_val + 1;current = (current min_val) - 1 + mode)% mode + min_val; return;int get_value()/ 查询循环计数器的当前值return current;private:;int min_val;/ 最小值int max_val;/ 最大值int current;/ 当前值说明n 类的数据成员允许是任何数据类型，但不能是本类类型的。正在定义的类名只可以以指针形式声明自己类中的数据成员class Link class Link Link member;Link *

6、member; 类中的数据成员不允许使用初值表达式class CIRCULAR_NUMBERS private:int min_val= 0 ;int max_val = 359 ; 类中的数据成员不允许使用auto,register,extern修饰，但允许使用static修饰，得到静态数据成员：供该类的所有对象公用 在类中 const 的使用I. const修饰数据成员：用于声明类中的一个常量数据成员。由于类的数据成员在声明时不能有初值表达式， 因此类的常量数据成员在声明时不能指定常量值。class C const double PI ;II. const修饰成员函数：常量成员函数，常量成

7、员函 数中不允许修改本类数据成员的值。class C int get_value() const ;二、类成员的访问控制指明成员的可访问性n 私有段：由private标记的段段内的数据成员和成员函数称为私有成员， 仅能由该类中的成员函数来访问，即仅可在成员函数定义中使用私有成员的名字。n 公有段：由public标记的段段内的数据成员和成员函数称为公有成员， 为该类提供与外部世界的接口界面，即可在类内也可在类外访问。n 类中每一个成员都有访问控制属性，若没有明确指明，成员的访问控制方式缺省为private。三、类界面与类实现n 类界面：头文件 *.hpp声明类，包括类的所有数据成员，以及成员函数

8、的原型n 类的成员函数可以在类内定义，也可以在类外定义。n 类实现：源程序 *.cpp首先要包含类界面：#include “*.hpp”然后定义成员函数，由于此时成员函数的定义是位于类的外面，因此必须用类名和作用域运算符:来修饰函数名。一般形式为：成员函数类型 类名:成员函数名(形参表)函数体例：/ 循环计数器加一void CIRCULAR_NUMBERS:increment()int mode = max_val - min_val + 1;current = (current - min_val) + 1) % mode + min_val; return;四、 标识符的类作用域n 内即为

9、类作用域n 在类作用域中声明的标识符只在该类中具有可见性n 成员名限定：类中一个成员名字可以使用类名和作用域运算符来显式指定class C void C:set(int val)valuepublic:C:value= val;void set(int val);return;private:int value;5.3 对象的创建n 类：数据类型n 具有类类型的变量称为对象，对象称为类的实例。int main()CIRCULAR_NUMBERS angle;/ 角度循环计数器CIRCULAR_NUMBERS month;/ 月份循环计数器angle.set_mode(0, 359);/ 设置角

10、度取值范围从0到359 angle.set_value(250);/ 设 置 当 前 角 度 为 250 month.set_mode(1, 12);/ 设置月份取值范围从1到12month.set_value(11);类/ 设置当前月为11月11121set_mode()代码set_value()代码get_value()代码increment()代码decrement()代码对象angleCIRCULAR_NUMBER对象month3590min_val max_val current set_mode() set_value() get_value() increment() decre

11、ment()250min_val max_val current set_mode() set_value() get_value() increment() decrement()用static修饰的数据成员：被分配占用一个固定的存储空间，由此类的所有对象共享，对于类来说：静态数据成员相当于类的全局变量。使用方法：静态数据成员1) 在类的界面中（定义）声明一个静态数据成员2) 在类实现中，必须再次声明并初始化这个静态数据变量/ test1.hpp/ test1.cppclass C #include “test1.hpp”private: int x;int C:s = 18 ;int y;

12、static int s;int C:set(int i, int j) public:x = i;int set(int,int);y = j ;s+;3) 使用/ test.cpp#include “test1.hpp”void main( )Cc1, c2; c1.set(100,200);c2.set(15, 30);200100x yset()类C1819set ()代码s:20对象c1对象c23015x yset()二、使用对象成员n 通过成员选择运算符.来访问/使用对象的公有成员n 类的对象名.公有段成员函数名(实参表)一、构造函数5.4 对象的初始化n 类中的一个特殊函数n 功

13、能：对该类的对象进行初始化n 一般形式：类名(形式参数表);n 特点：n 构造函数是公有的，可由用户提供，也可由系统提供缺省的。n 构造函数可以有任何类型的形参，但是无返回值， 也不能指定返回类型。n 构造函数在声明一个新对象时调用（对象声明语句中为构造函数提供实参），不可显式调用class CIRCULAR_NUMBERS public:CIRCULAR_NUMBERS(int min, int max, int value);5.4.2程序例：/ 设置循环计数器的上下限和当前值/ 设置循环计数器的上下限和当前值CIRCULAR_NUMBERS:CIRCULAR_NUMBERS(int mi

14、n, int max, int value)min_val = (min = max) ? min : max; max_val = (min = max) ? max : min; if (value max_val) current = max_val; else current = value;return;int main()/ 创建两个循环计数器对象并初始化CIRCULAR_NUMBERS angle(0, 359, 250);/ 角度循环计数器CIRCULAR_NUMBERS month(1, 12, 11);/ 月份循环计数器二、析构函数n 类中的一个特殊函数n 功能：为一个类的

15、对象做善后清理工作（如：回收存储空间）n 一般形式：类名( );n 特点：n 析构函数是公有的，可由用户提供，也可由系统提供缺省的。n 析构函数不可带任何参数，无返回值，也不能指定返回类型。n 在对象生存期结束时，程序将自动调用该对象所属类的析构函数，调用且仅调用一次。例：#include class DEMO_CLASS public:DEMO_CLASS(int i);DEMO_CLASS(); DEMO_CLASS:DEMO_CLASS(int i)cout Initial value is i n;return; DEMO_CLASS:DEMO_CLASS()cout Goodbye!

16、n;return;int main()DEMO_CLASS obj(30);/ 声明一个对象cout This is the end of main().n;return 0;运行结果：Initial value is 30This is the end of main(). Goodbye!三、对象成员的初始化n 对象成员：在一个类中声明具有类类型的数据成员n 初始化对象成员的方法：在本类的构造函数中调用这些对象成员所属类的构造函数，其一般形式：类名:类名(形参表):初始化列表 class A public:B:B():obj2(10,20), obj1(5,3)A(int a, float

17、 b); ;class B A obj1, obj2; public:B();说明n 如果有多个对象成员，对象成员构造函数的调用次序取决于这些成员在类中声明的次序。n 执行次序：创建类的对象时，调用此类的构造函数， 先根据初始化列表调用对象成员的构造函数， 初始化对象成员，然后才执行本身的构造函数的函数体。析构函数调用的次序相反。例类中包含有另一个类的对象(对象成员)的例子(在构造函数和析构函数中加入输出以便跟踪)#include class Objectint val; public:Object( );/构造函数Object( int i );/构造函数Object( );/析构函数;Ob

18、ject:Object( )val=0;coutn Default constructor for Object.n;Object:Object( int i)/构造函数定义val=i;coutn Constructor for Object: valendl;Object:Object( ) /析构函数定义coutn Destructor for Object: valendl;class Container /定义新类，它含Object的对象 private:public:;int date;Object one;/对象成员Object two;/对象成员Container( );/构造函

19、数Container( int i, int j, int k);/构造函数Container( ); /析构函数Container:Container( ) /构造函数定义 date=0;coutn Default constructor for Container.n;Container:Container( int i, int j, int k):two(i),one(j) date=k;coutn Constructor for Container.n;Container:Container( ) coutn Destructor for Container.n; void main

20、( )/演示程序 coutn. Entering main .n;Container obj(5,6,10); coutn. Exiting main .n;n 执行结果为：. Entering main .Constructor for Object: 6/对象one调用构造函数Constructor for Object: 5/对象two调用构造函数Constructor for Container. /调用Container的构造函数.Exiting main .Destructor for Container./调用Container的析构函数Destructor for Object: 5/调用two的析构函数Destructor for Object: 6/调用one的析构函数初始化列表的其他用途n 基本数据类型的数据成员也可用初始化列表做初始化class C public:C(int i):number(i)C(int i) number = i;private:int number; 常量数据成员的初始化常量数据成员：不能在类的声明中初始化（类中不能用初值表达式） 不能在构造函数中设置其值（赋值操作不能用于常量） 只能采