C++类的基本语法.ppt

1、类和对象,与传统的面向过程的程序设计语言相比，C+语言的最大特征是支持面向对象程序设计OOP（Object Oriented Programming），它引入了类、继承、多态和重载等面向对象的新机制。通过本章的学习，使我们系统地介绍C+面向对象设计的基本方法。,结构化程序设计的特点： 是一种自上而下、逐步细化的模块化程序设计方法。 Wirth N的观点：算法 + 数据结构 = 程序 是一种面向过程程序设计方法，即一个程序是由多个过程（在C+中为函数）模块组成，过程之间通过函数参数和全局变量进行相互联系。,3.1 面向对象程序设计概述,3.1.1 结构化程序设计,与非结构化程序相比，结构化程序在

2、调试、可读性和可维护性等方面都有很大的改进。 代码重用性不高：以过程为中心设计新系统，除了一些标准函数，大部分代码都必须重新编写。 由于软、硬件技术的不断发展和用户需求的变化，按照功能划分设计的系统模块容易发生变化，使得开发出来的模块的可维护性欠佳。 面向过程模式将数据与过程分离，若对某一数据结构做了修改，所有处理数据的过程都必须重新修订，这样就增加了很多的编程工作量。,结构化程序设计的特点：,什么是对象： 现实世界是由各种各样的事物组成，包括真实的事物和抽象的事物。例如，人、动物、汽车(真实的事物)和程序、直线(抽象的事物)等。 每一类事物都有自己特定的属性(如大小、形状、重量等)和行为(如

3、生长、行走、转弯、运算等)，人们通过研究事物的属性和行为而认识事物。 在计算机科学中将这些现实世界中的事物称之为对象。对象是包含现实世界中事物特征的抽象实体，它反映了系统为之保存信息和与之交互的方法。 在程序设计领域，可以用如下公式表示： 对象 = 数据 + 作用于这些数据上的操作,3.1.2 面向对象程序设计方法及特征,为了描述属性和行为相同的一类对象，引入了类（class）的概念。 类是具有相同数据结构（属性）和相同操作功能（行为）的对象的集合，它规定了这些对象的公共属性和行为方法。 对象是类的一个实例，例如，汽车是一个类，而行驶在公路上的一辆汽车则是一个对象。 对象和类的关系相当于程序设

4、计语言中变量和变量类型的关系。,什么是类：,OOP围绕现实世界的概念来组织模块，采用对象描述问题空间的实体，用程序代码模拟现实世界中的对象，使程序设计过程更自然、更直观。 SP是以功能为中心来描述系统，而OOP是以数据为中心来描述系统。相对于功能而言，数据具有更强的稳定性。 OOP模拟了对象之间的通信。就象人们之间互通信息一样，对象之间也可以通过消息进行通信。这样，我们不必知道一个对象是怎样实现其行为的，只需通过对象提供的接口进行通信并使用对象所具有的行为功能。,面向对象程序设计的特点：,OOP把一个复杂的问题分解成多个能够完成独立功能的对象（类），然后把这些对象组合起来去完成这个复杂的问题。

5、 一个对象可由多个更小的对象组成，如汽车由发动机、传送系统和排气系统等组成。这些对象(类)可由不同的程序员来设计，可在不同程序中使用，就象一个汽车制造商使用许多零部件去组装一辆汽车，而这些零部件可能不是自己生产的。 采用面向对象模式就象在流水线上工作，我们最终只需将多个零部件（已设计好的对象）按照一定关系组合成一个完整的系统。,面向对象程序设计的特点：,class Time private: int hour;/ 数据成员，表示小时 int minute;/ 数据成员，表示分钟 int second;/ 数据成员，表示秒 public: void setTime(int h, int m, i

6、nt s) / 成员函数，设置时间 hour=(h=0 ,一个简单例子：,main() Time EndTime;/ 声明对象EndTime / 设置对象EndTime的时间(属性，数据成员) EndTime.setTime(12, 23, 36); coutThe time is:; / 显示对象EndTime的时间 EndTime.showTime(); ,运行结果： The time is：12 : 23 : 36,面向对象程序设计方法的基本特征,面向对象程序设计方法具有四个基本特征： 抽象 封装 继承 多态性,1. 抽象 抽象是人类认识问题的最基本手段之一。抽象是指对具体问题(对象)进

7、行概括，抽出一类对象的公共属性和行为并加以描述的过程。抽象包括数据抽象和代码抽象(或行为抽象)。,2. 封装 封装是把每个对象的数据(属性)和操作(行为)包装在一个类中。一旦定义了对象的属性和行为，则必须决定哪些属性和行为只用于表示内部状态，哪些属性和行为在外部是可见的。 一般限制直接访问对象的属性，而应通过操作接口访问，这样使程序中模块之间关系更简单、数据更安全。对程序的修改也仅限于类的内部，使得由于修改程序所带来的影响局部化。,3. 继承 继承是指一个新类可以从现有的类派生而来。新类继承了现有类的特性，包括一些属性和行为，并且可以修改或增加新的属性和行为，使之适合具体的需要。 例如，所有的

8、Windows应用程序都有一个窗口，它们可以看作都是从一个窗口类派生出来的，但有的应用程序用于文字处理，有的应用程序用于绘图，这是由于派生出了不同的类，它们增加了不同的属性和行为。 继承很好地解决了软件的可重用性问题。,4. 多态性 多态性是指类中具有相似功能的不同函数使用同一个名称来实现，并允许不同类的对象对同一消息作出的响应不相同。 例如，同样的“编辑|粘贴”操作，在字处理程序和绘图程序中有不同的结果；同样的加法，把两个时间值相加和把两个整数相加的要求肯定不同。 多态性使程序设计灵活、抽象，具有行为共享和代码共享的优点，很好地解决了程序的函数同名问题。,为了支持面向对象程序设计，C+在C语

9、言结构（struct）数据类型的基础上引入了类这种抽象数据类型。 C+面向对象编程实质上就是面向类编程，只有定义和实现了类，才能声明属于这个类的对象，才能通过对象使用定义的成员。 传统C程序员把编程重点放在函数的编写上，而C+程序员把重点放在类的定义和实现上。,3.2 C+类,C+类将对象的属性抽象为数据成员，将对象的行为抽象为成员函数，并对它们进行封装。数据成员又称成员变量，成员函数又称为方法。 C+类在形式上类似于C语言中用户自定义的结构类型，但定义类时规定了成员的访问控制权限。对象只能访问所属类的公有成员，而类的私有成员只能在类的成员函数中被访问。 C+类定义的基本形式,3.2.1 类的

10、定义与实现,class private： ; public： ; protected： ; ;,C+类定义的基本形式：,类的定义由关键字class开始，其后为用户定义的类名，花括号括起来的部分称为类体。 关键字private、public和protected称为访问权限控制符，用来设置数据成员和成员函数的访问属性，其默认值为private。 private属性表示数据成员和成员函数是类的私有成员，它们只允许被本类的成员函数访问或调用，数据成员一般定义为private属性；,说明：,public属性表示数据成员和成员函数是类的公有成员，它们允许被本类或其它类的成员函数（通过对象）访问或调用，是类

11、的外部接口，成员函数一般定义为public属性； protected属性表示数据成员和成员函数是类的保护成员，它们允许被本类的成员函数和派生类的成员函数访问或调用。 例：,说明：,class Time private:/ 最好不要省略private int hour;/ 数据成员，表示小时 int minute;/ 数据成员，表示分钟 int second;/ 数据成员，表示秒 public: void setTime(int, int, int);/ 成员函数，设置时间 void showTime();/ 成员函数，输出时间 ;,例 定义类Time（表示时间）。,私有数据成员hour、min

12、ute 和second只能在类的成员 函数中被访问或赋值；,公有成员函数setTime、showTime 可在外部被调用，但必须通过一个 对象作为对象的成员使用。,利用C+类进行面向对象编程，定义类的成员只是完成了工作的第一步，最重要的工作是实现定义的类。 类的实现实质上是类的成员函数的实现，即定义类的成员函数。 成员函数的定义形式与一般函数的定义形式基本相同，但必须在成员函数名前加上类名和作用域限定符（:）。 成员函数的定义也可放在类体内(该函数声明之处)，这时成员函数将变成内联函数。 例：,类的实现：,void Time:setTime(int h, int m, int s) hour=

13、(h=0 ,例 类Time的实现。,private成员hour、minute和 second不允许外界存取， 所以为类Time增加两个 public成员函数，供外界 设置或显示private成员。,一般将类的定义放在头文件（.h）中，类的实现放在源文件（.cpp）中，而main主函数可以放在另一个源文件中。在源文件中用#include编译预处理指令包含头文件。,C+面向对象编程约定之一：,对象是类的一个实例，定义并实现了类，就可以利用定义好的类来声明对象，即创建对象。声明对象的形式与声明普通变量类似，例如： Time t1, start ; point *pt1=/ 声明对象EndTime E

14、ndTime.setTime(12, 23, 36); / 设置对象EndTime的时间 coutThe time is:; EndTime.showTime(); / 显示对象EndTime的时间 ,例 类Time的使用，声明对象并设置对象属性。,在定义类时不能对成员变量进行初始化，因为无法确定成员变量属于哪一个对象。 成员变量一般都定义为私有属性，也不能在声明对象后利用赋值运算对成员变量进行初始化。 成员变量的初始化一般是利用一个名为构造函数的成员函数来完成。,3.2.2 构造函数和析构函数,如何进行成员 变量的初始化？,？,构造函数是一种特殊的成员函数，它是在创建对象时（声明或new动态

15、创建）系统自动调用的成员函数。,什么是构造函数：,析构函数也是一种特殊的成员函数，它是在对象生存期结束时系统自动调用的成员函数。,什么是析构函数：,构造函数的名称与类名相同，析构函数的名称必须在类名前加上“”符号。注意，构造函数和析构函数不能指定任何返回值类型，包括void返回类型。,#include class Time private: int hour; int minute; int second; public: Time(int, int, int);/ 构造函数 Time();/ 析构函数 . . . . . . ;,例 为类Time添加构造函数和析构函数。,Time:Time(

16、int h, int m, int s) hour=h;/ 对私有成员变量初始化 minute=m; second=s; coutThe constructor be called: hour: minute:secondendl; ,构造函数和析构函数的实现：,功能与成员函数 Time:setTime()类似,Time:Time() coutThe destructor be called: hour: minute:secondendl; ,void main(void) Time t1(10, 35, 55) ; / 自动调用构造函数 Time t2(16, 53, 9) ; / 自动调

17、用构造函数 / 退出main()主函数时自动调用析构函数,构造函数和析构函数的自动调用：,程序运行结果为： The constructor be called：10:35:55 The constructor be called：16:53:9 The destructor be called：16:53:9 The destructor be called：10:35:55,为什么是 这个结果？,？,当创建一个对象时，系统先根据类定义的成员变量为对象分配内存空间，然后自动调用对象的构造函数对这段内存空间进行初始化处理，从而完成对象的初始化。 当撤消一个对象时，系统先自动调用对象的析构函数，然

18、后释放对象所占内存空间。 从程序的运行结果可以看出，析构函数的调用顺序一般与构造函数的调用顺序相反。 栈：后进先出表,结果分析：,与一般数据类型的变量相比，对象在它的生存期会有大量的操作，有时这些操作的结果必须在对象的生存期结束时加以清理。因此可以在析构函数中进行动态分配的内存清理工作。 如果定义类时没有提供构造函数和析构函数，编译系统将会自动为类分别添加一个缺省的构造函数和析构函数。如果用户加上自定义的构造函数和析构函数，编译系统将不会再添加缺省的构造函数和析构函数。 若构造函数无参数，则声明对象时也不能给出参数。,补充说明：,3.2.3 this指针,this指针是一个特殊的隐藏在对象中的指针，每一个处于生存期的对象都有一个this指针，用于指向对象本身。 当类的某个非静态成员函数被调用时，系统通过this指针确定是哪一个对象的该成员函数被调用。实际上，this指针总是作为一个隐含参数传递给类的每一个成员函数。