10 c++程序设计--类与对象

1 .第九讲 类与对象 （ I ） 面向对象基础

2 .2 面向对象基础 面向对象的基本特点 类和对象的基本操作 构造函数和析构函数 类的组合 结构体与联合体 类的 UML 描述

3 .3 高级语言发展 第一代：对数学表达式有很强的运算处理能力 代表有 Fortran ， Algol 60 第二代：重点是如何有效地表达算法 代表有 Pascal ， C 第三代：引入抽象数据类型的程序设计语言 代表有 Ada 第四代：面向对象程序设计语言 代表有 Simula67 ， Smalltalk80 、 C++ 、 Java

4 .4 为什么面向对象 出发点： 更直观 地描述客观世界中存在的事物（对象） 以及它们之间的关系 面向对象基本特点 是高级语言 将客观事物看作具有 属性 （数据）和 行为 （函数）的 对象 通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，形成 类 通过类的继承与多态实现 代码重用 目的：通过提高代码的 可重用性 ，降低软件的开发成本和 维护成本，从而大大提高程序员的生产力 面向对象的几个主要特征： 抽象、封装、继承和多态

5 .5 抽象 抽象 ：对具体问题（对象）进行概括，抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。 首先注意的是问题的 本质及描述 ，其次是 实现过程或细节 抽象包括： 数据抽象 和 行为抽象 － 数据抽象： 描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量） － 行为抽象（功能抽象、代码抽象）： 描述某类对象的共同行为或功能特征 抽象的实现： 类

6 .6 例：时钟的抽象 例： 时钟的描述 数据抽象： int hour , int minute , int second 行为抽象： showTime (), setTime ()

7 .7 封装 封装 ：将抽象得到的数据和行为（或功能）相结合，形成一个有机的整体，即将数据与操作数据的函数进行有机结合，形成 “ 类 ”，其中数据和函数都是类的 成员 。 封装可以增强数据的安全性，并简化编程。用户不必了解具体的实现细节，而只需要通过外部接口，以特定的访问权限，来使用类的成员。

8 .8 class Clock { public: void setTime (int NewH, int NewM, int NewS); void showTime (); private: int hour , minute , second ; }; 例：时钟的抽象 例： 时钟的描述 数据抽象： int hour , int minute , int second 行为抽象： showTime(), setTime() 时钟类 public 和 private 用于指定成员的不同访问权限 此处的分号不能省略！

9 .9 继承 与多态 继承 ： C++ 提供了继承机制，允许程序员在保持原有类特性的基础上，进行更具体、更详细的说明。 多态 ：同一段程序能处理多种类型对象的能力。在 C++ 中，多态性是通过强制多态（如类型转换）、重载多态（如函数重载、运算符重载）、类型参数化和包含多态（如虚函数、模板）。

10 .10 类的声明 类的成员：数据与函数 对象的创建 对象成员的访问 成员函数的定义，内联成员函数 类和对象基本操作

11 .11 类和对象 类 是 C++ 面向对象程序设计的核心！ 类与函数的区别 函数 是 结构化（过程式） 程序设计的基本模块，用于完成特定的功能。 类 是 面向对象 程序设计的基本模块，类将逻辑上相关的 数据 与 函数 封装，是对问题的抽象描述。 类 的集成程度更高，更适合大型复杂程序的开发 类的使用：先声明（定义）后使用

12 .12 类的声明 类的声明（定义） class 类的名称 { public: // 访问属性 公有成员（外部接口） private: 私有成员 protected: 保护型成员 } ;

13 .13 类的声明 class Clock { public: void setTime (int NewH, int NewM, int NewS); void showTime (); private: int hour , minute , second ; }; Clock x; // 声明对象 Clock y;

14 .14 类的成员 类 的成员： 数据成员（描述问题的属性） 函数成员（描述问题的行为 / 操作 / 功能 ） 成员的访问属性（权限控制）： public ， private ， protected public （公有类型、外部接口） ： 任何外部函数都可以访问公有类型的数据和函数 private （私有类型） ： 只能被本类中的函数成员访问，任何来自外部的访问都非法 protected （保护类型） ： 与私有类似，区别在于继承过程中的影响不同

15 .15 class Clock { public: void setTime ( int NewH , int NewM , int NewS ); private: int hour , minute , second ; public: void showTime (); }; 几点说明 如果没有指定访问属性，则缺省为私有类型 一般情况下，数据成员建议声明为私有类型 一个类如果没有任何外部接口，则无法使用 在定义类时，不同访问属性的成员可以按任意顺序出现，修饰访问权限的关键字也可以多次出现，但一个成员只能有一种访问属性！ 一般将公有类型的成员放在最前面，便于阅读 例： 注：声明并没有为 Clock 分配内存，只是告诉编译器 Clock 是什么： 包含哪些数据，有什么功能。

16 .16 对象的创建 对象的声明 类的名称 对象名 例： 对象所占的内存空间 只用于存放数据成员 ，函数成员在内存中只占一份空间，不会在每个对象中存储副本 Clock x; Clock y; 声明一个类后，便可将其作为新数据类型来创建变量，即 对象

17 .17 对象成员的访问 访问对象的成员的一般方式 对象名 . 数据成员名 对象名 . 函数成员名 ( 参数列表 ) 例： 注： ① 类的成员函数可以访问所有数据成员； ② 外部函数 只能访问公有成员。 myclock.showTime(); myclock.setTime(16,10,28);

18 .18 成员函数 类的成员函数的定义 注意：在外部定义时需加上 类的名称 和 两个连续冒号 （作用域分辨符） 例： 数据类型 类的名称 :: 函数名（形参列表） { 函数体 ; } void Clock::setTime(int newH, int newM, int newS) { hour=newH; minute=newM; second=newS; } 可以直接在类内部定义（一般适合简短函数） 也可以在类内部声明，然后在类外部定义（适用复杂函数）

19 .19 目的对象 调用成员函数时，需用“ . ” 操作符指定调用所针对的对象，此时，该对象就称为本次调用的 目的对象 。 成员函数可以直接引用 目的对象 的所有数据成员，而无需使用 “ . ” 操作符。 在成员函数中，引用 其它对象 的数据成员和函数成员时，必须使用 “ . ” 操作符。 成员函数既可以访问目的对象的私有成员，也可以访问当前类的其它对象的私有成员。

20 .20 形参带缺省值 形参的缺省值 只能在类内部设置 ， 不能在类外部的函数定义中设置。 成员函数的形参可以带缺省值 class Clock { public: void setTime (int NewH=0 , int NewM=0 , int NewS=0 ); ... ... };

21 .21 内联成员函数 内联成员函数的定义：隐式方式和显式方式 隐式方式：将函数体直接放在类的定义中 class Clock { public: void setTime (int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void showTime () { cout<<hour<<“:”<<minute<<“:”<<second<<endl; } ... ... };

22 .22 内联成员函数 使用内联函数可以减少调用开销，提高效率，但只适合相当简单的函数； 使用显式方式定义内联函数可以保持类定义的简洁 内联成员函数的定义：隐式方式和显式方式 显式方式：在定义函数时加上关键词 inline class Clock { public: void setTime (int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void showTime (); ... ... }; inline void Clock:: showTime () { cout<<hour<<“:”<<minute<<“:”<<second<<endl; }

23 .23 例：类与对象 #include <iostream> using namespace std; class Clock // 时钟类的声明 { public: // 外部接口，公有成员函数 void setTime(int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void showTime(); private: // 私有数据成员 int hour, minute, second; }; // 成员函数的定义（时钟类成员函数的具体实现） void Clock::setTime(int NewH, int NewM, int NewS) { hour=NewH; minute=NewM; second=NewS; } inline void Clock::showTime() // 内联成员函数 { cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<second<<endl; }

24 .24 // 主函数 int main() { Clock myClock ; // 定义对象 myClock cout <<"First time: "<< endl ; myClock.setTime (); // 设置时间为默认值 myClock.showTime (); // 显示时间 cout <<"Second time: "<< endl ; myClock.setTime (16,10,28); // 设置时间为 16:10:28 myClock.showTime (); // 显示时间 return 0; } 例：类与对象 ex09_class_Clock01.cpp

25 .25 构造函数和析构函数 构造函数：数据初始化 构造函数的重载 匿名对象 对象作为函数参数 复制构造函数 析构函数

26 .26 构造函数与析构函数 构造函数： 负责对象初始化 类与对象的关系类似于基本数据类型与普通变量之间的关系 不同对象之间的主要区别：名称与数据 对象的初始化：定义对象时，设置数据成员的值 析构函数： 在特定对象使用结束后，经常需要进行一些清理工作，这部分工作就有析构函数负责 构造函数 与 析构函数 是对象的两个特殊的成员函数

27 .27 构造函数 构造函数 构造函数的函数名与类的名称相同； 构造函数没有返回类型，不要带任何数据类型声明； 构造函数在对象创建时会被系统自动调用。 若没有定义构造函数，系统会自动生成一个构造函数 （形参和函数体都为空，如： Clock() { } ） 可以是内联函数， 形参可以带缺省值，也可以 函数重载 对象创建的过程 — 申请内存空间 （只存放数据成员） — 初始化：调用构造函数

28 .28 class Clock { public: Clock (int x, int y, int z); // 构造函数 void setTime(int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void showTime(); private: int hour, minute, second; }; // 构造函数的定义 Clock:: Clock (int x, int y, int z) { hour=x; minute=y; second=z; } ... ... 例：构造函数 构造函数前不能加数据类型或 void ！

29 .29 int main() { Clock c1(0,0,0); // 声明对象并初始化 c1.showTime(); c1.setTime(16,10,28); Clock c2; // ERROR return 0; } 例：构造函数 ex09_class_Clock02.cpp