面向对象程序设计之类和对象实用全套PPT.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C+,2,-,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,面向对象程序设计(chn x sh j)之类和对象,第一页，共54页。,2.1 面向对象程序设计方法(fngf)概述,什么是面向对象的程序设计？,面向对象的程序设计(Object-Oriented Programming)和传统的结构化程序设计的思路完全不同。,面向对象的程序设计和人们日常生活解决问题的思路是相似的。,比如，我们生产汽车时，不是顺序制造发动机，在设计制造底盘、车身、轮子。而是分别设计制造发动机、底盘、车身和轮子，最后(zuhu)组装在一起。组装时，各部件之间有联系，以便协调工作。例如，司机踩油门，就能调节油路，控制发动机的转速，就能驱动车轮。,第二页，共54页。,2.1 面向对象程序设计方法(fngf)概述,程序设计者的任务有两个：一是设计所需要的类和对象，即确定那些数据和操作封装在一起；(类设计者、核心模块产品提供商),二是考虑怎样向有关对象发送消息，以启动相关对象的操作。,（主程序设计者，外包程序，面向用户的公司）,编程者如同一个总调度，不断地向各个对象发出命令，让这些(zhxi)对象活动起来，完成指定的工作。,这就是面向对象的程序设计的基本思路。,第三页，共54页。,2.1 面向对象程序设计(chn x sh j)方法概述,什么是对象(duxing)(object)？,一个对象(duxing)由一组“属性”和一组“行为”构成。并根据外界给它的消息进行相应的操作。系统中多个对象(duxing)通过一定的渠道相互联系。,任何事物都可以看成一个对象(duxing)。可以是自然物体，也可以是逻辑结构。,例：一个班级作为对象(duxing),一个班级作为对象(duxing)，有两个要素：一是班级的静态特征，如班级所属的专业，学生人数、班主任姓名等，这种静态特征称为“属性”；另一个是班级的动态特征，如上课，体育比赛，开会等，称为“行为”。外界向班级发一个信息（如上课铃声，广播通知），我们称之为“消息”，班级就会发生一个操作（要么上课，要么开会）,第四页，共54页。,2.1 面向对象程序设计(chn x sh j)方法概述,什么是C+对象？,C+中，每个对象都由若干数据（属性）和若干函数(hnsh)（操作行为）组成。数据就是对象的“属性”，函数(hnsh)就是用来对数据进行的“操作”，以便实现某种功能。这种操作就是对象的“行为”，也叫“方法”。,我们点击一下鼠标，按动键盘的一个按钮，就是给某个对象一个消息，系统回调用该对象中的函数(hnsh)进行操作。,比如长方形对象，其长和宽就是它的属性，调用该对象的一些函数(hnsh)，即向该对象传送一些消息，可以用来对其长、宽值进行加工计算，以实现求出面积、周长等功能。,第五页，共54页。,2.1 面向对象程序设计方法(fngf)概述,什么是对象封装(encapsulation)？,就是把对象的不想让外界知道的属性和功能屏蔽起来，让外界看不见。封装有两个含义，,一是将有关的数据和操作函数封装成一个基本单位，即对象内。各对象之间相互独立，互不干扰；,二是将对象中的部分属性或功能对外隐蔽，只留少数接口向外公布，以接收外界信息。,对象封装的好处在于，降低了人们操作对象的复杂程度。使用对象的人，不必知道对象内部的实现细节，只需要了解外部功能就可以自如地操作该对象。,对象的行为(xngwi)由类的内部数据结构和相关的操作确定；外部行为(xngwi)通过操作接口实现。人们关心的就是操作接口（函数名）所能提供的服务。,第六页，共54页。,2.1 面向对象程序设计(chn x sh j)方法概述,什么是抽象(abstraction)？,将具有相同特性的事物归纳、集中成一个统一类型，称为抽象。比如，把张三，李四，王五归纳为一类，我们称之为“人”。,抽象的作用，是表示同类事物的本质(bnzh)。,C和C+中，数据类型就是对一批具体数据的抽象，整形数据就是所有整数的抽象。,“类”是“对象”的抽象，“对象”则是类的“特例”，或“具体表现形式”。,第七页，共54页。,2.1 面向对象程序设计方法(fngf)概述,什么是继承(inherit)？,B类在A类的基础上增加了少量(sholing)内容。我们显然不必重新设计一个新类B，只需要把A类拿过来，在此基础上添加新内容就可以了。这就是面向对象程序设计的继承机制。,C+提供继承机制，大大节省了编程工作量，这就是所谓“软件重用(software reusability)”的思想。对于大型软件的开发具有重要意义。,第八页，共54页。,2.1 面向对象程序设计(chn x sh j)方法概述,什么是多态性(polymorphism)？,如果有几个相似而不同的对象，人们往往要求在向它们发出同一个消息时，各自作出不同的操作，这种情况就是“多态现象”。,C+中，所谓多态性是指，由继承而产生的相关的不同的类，其对象对同一消息会作出不同的响应。,显然，多态性能增加(zngji)程序的灵活性，它是面向对象程序设计的重要特征。,第九页，共54页。,2.1 面向对象程序设计方法(fngf)概述,类与对象的作用,C+全面支持传统的面向过程的程序设计（即结构化编程），也支持基于对象和面向对象的程序设计。,所谓基于对象，是指程序是以类和对象为基础，程序的操作是围绕对象进行(jnxng)的。,所谓面向对象，是指，在基于对象的基础上，利用了继承机制和多态性。,面向对象的程序设计特点：,类具有对数据的抽象性、封装性、继承性、多态性。,第十页，共54页。,2.2 类的声明(shngmng)和对象的定义,类和对象的关系,C+中，对象的类型称为类(class)。类代表了某一批对象的共同特性。前面已经谈到，类是对象的抽象，而对象是类的具体实例(instance)。就象结构体类型和结构体变量一样。,C+中，我们先声明一个类的类型，然后再定义该类的若干(rugn)对象。对象就是类这种类型的一个变量。,类是抽象的，不占内存，而对象是具体的，要占用内存空间。,第十一页，共54页。,2.2 类的声明和对象(duxing)的定义,类的声明,类的声明方法和结构体的声明方法一样，只是(zhsh)将关键字struct 换成class：,class 类名,private:,私有数据成员和私有成员函数；,public:,公共数据成员和公共成员函数；,；,/成员访问限定区域先后次序任意，但一种最好只出现一次,类的成员包含对数据操作的函数，体现了数据和操作的封装,类的成员不能所有都私有，一般隐藏数据，把成员函数作为对外接口,成员(chngyun)访问限定符,(member access specifier),成员访问限定符,(member access specifier),别忘了必须用分号结束！,第十二页，共54页。,2.2 类的声明和对象(duxing)的定义,类的声明(shngmng)示例,类头：class rectangle,类体：private:,int length,width,area,perimeter;,public:,void PutArea(),area=length*width;,void PutPerimeter(),perimeter=(length+width)*2;,void display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter endl;,;,在类的外面不能访问私有成员，,只能通过(tnggu)公有成员函数间接访问,在类的外面可以访问公有成员,不指定公有私有，则默认为私有,一般先出现,private,，后出现,public,第十三页，共54页。,类的声明(shngmng),还有一种protected类型，不能被类外访问，但可以被派生类访问,一般使用厂商(chngshng)提供的类库,也可以自定义类库，便于单位部门使用,第十四页，共54页。,2.2 类的声明和对象(duxing)的定义,对象的定义,声明了类以后，就可以定义该类的对象了。给对象分配了存储空间。,其格式为：,class 类名 对象名1，对象名2，/方括号表示可选项,对象定义示例,如前例中，声明了一个名为 rectangle 的类，我们(w men)可以定义该类的若干对象：,class rectangle r1,r2,r3;,rectangle r1,r2,r3;,第十五页，共54页。,2.2 类的声明和对象(duxing)的定义,对象定义,class rectangle,private:,int length,width,area,perimeter;,public:,void PutArea(),area=length*width;,void PutPerimeter(),perimeter=(length+width)*2;,void display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter endl;,r1,r2;,不出现(chxin)类名，直接定义对象，不提倡,第十六页，共54页。,2.2 类的声明(shngmng)和对象的定义,类和结构(jigu)体类型异同,struct/class rectangle,public/private:,int length,width,area,perimeter;,void PutArea(),area=length*width;,void PutPerimeter(),perimeter=(length+width)*2;,void display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter endl;,r1,r2;,建议(jiny)使用CLASS,第十七页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,成员函数的性质,类的成员函数也叫类函数，用法和一般函数基本上一样。区别在于它只是属于一个类的成员而出现在类中。它可以被指定为类的私有成员(private)、公有成员(public)或保护成员(protected)。,使用类函数时，要注意它的使用权限，如果是私有成员，只能被本类的其他(qt)成员函数调用，不能被类外调用（工具函数）。成员函数可以调用本类所有数据成员和成员函数，也可以引用在本作用域中的有效数据。,通常，我们把类的数据成员定义成私有成员，对外屏蔽，而把成员函数定义成公有成员，他可以调用私有成员和其它成员。,一个类若没有成员函数，就退化成C语言的结构体，而失去意义。,第十八页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,在类外定义成员函数,成员函数一般在类体中定义，如前面所讲。也可以在类外定义，但要指明是属于(shy)哪个类的成员函数，用“类名:函数名”来指定。例如：,class rectangle,private:,int length,width,;,int area,perimeter;,public:,void PutArea();,void PutPerimeter();,void display();,;,void rectangle:PutArea()area=length*width;,void rectangle:PutPerimeter(),perimeter=(length+width)*2;,void rectangle:display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter;,rectangle r1,r2,r3;,第十九页，共54页。,“:”成为域限定符。如果在域限定符前没有类名，或函数名前既没有类名，又没有域限定符：,:display()或 display(),则表示该函数不属于任何类，它不是成员函数，而是全局(qunj)函数，即普通函数。,第二十页，共54页。,一般来说，类定义包括两个部分：,1、声明部分(“做什么(shn me)”)：,数据成员(名称、类型),成员函数(方法),2、实现部分(“怎么做”)：,成员函数的定义和实现,声明在定义之前，也即是类体外定义成员函数（这里用定义，实际是给函数分配了空间，后章节详述）,减小了类体长度，隐藏了执行细节，提高了类的保密性,第二十一页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,inline 成员(chngyun)函数,类的成员(chngyun)函数也可以指定为内联函数，只要是函数代码较少，有频繁使用。我们只要在成员(chngyun)函数的类型签名加上inline 关键字就可以。,class rectangle,private:,int length,width,;,int area,perimeter;,public:,inline void PutArea();,inline void PutPerimeter();,void display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter endl;,第二十二页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,inline 成员(chngyun)函数,class rectangle,private:,int length,width,;,int area,perimeter;,public:,inline void PutArea();,inline void PutPerimeter();,void display();,;,void rectangle:display(),cout “length=“length endl;,cout “width=“width endl;,cout “area=“area endl;,cout “perimeter=“perimeter;,Inline,第二十三页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,inline 成员函数,类体中不包含循环控制结构，此类成员函数自动作为inline 成员函数。,类体外也可定义inline 成员函数，声明、定义其一显式定义即可，类定义和其成员函数定义必须在同一(tngy)文件（或包含）。,第二十四页，共54页。,2.3 类的成员(chngyun)函数,成员函数的存储(cn ch)方式,同一类定义了多个对象时，每个对象的数据成员各自占据独立的空间，而共享一个共用的函数代码段，不占用对象的存储(cn ch)空间。,C+为此专门设立了一个名为 this 的指针用来指向不同的对象。当调用对象r1，成员函数访问的就是r1的数据成员。所以成员函数建议在类体外定义。,数据,1,对象,r1,数据,2,对象,r2,数据,10,对象,r10,共用函数代码,第二十五页，共54页。,2.4 对象(duxing)成员的引用,用对象(duxing)名和成员运算符(.)访问对象(duxing)成员,举例：,class rectangle,public:,int length,width;/公共数据成员,void display();/公共成员函数,;,void rectangle:display(),cout“area=“length*width ednl;,cout“perimeter=“length,class rectangle,public:,int length,width;/公共(gnggng)数据成员,void display();/公共(gnggng)成员函数;,void rectangle:display(),cout“area=“length*width ednl;,cout“perimeter=“lenght=5;,p-width=4;,p-display();,用这种方式万分的成员，也必须定义成公用成员！,第二十七页，共54页。,2.4 对象(duxing)成员的引用,用对象的引用访问对象成员(chngyun),举例：,class rectangle,public:,int length,width;/公共数据成员(chngyun),void display();/公共成员(chngyun)函数,;,void rectangle:display(),cout“area=“length*width ednl;,cout“perimeter=“t2.hour;,cint2.minute;,cint1.sec;,coutt1.hour:t1.minute:t2.sect2.hour;,cint2.minute;,cint1.sec;,coutt1.hour:t1.minute:t2.sect1.hour;,cint1.minute;,cint1.sec;,coutt1.hour:t1.minute:t1.sect2.hour;,cint2.minute;,cint2.sec;,coutt2.hour:t2.minute:t2.sect.hour;,cint.minute;,cint.sec;,void show_time(Time&t),coutt.hour:t.minute:t.secendl;,第三十四页，共54页。,例：定义(dngy)含默认值参数的set_time和show_time函数,#include,class Time,public:,int hour;,int minute;,int sec;,;,int main(),Time t1;,set_time(t1,12,23,34);,show_time(t1);,Time t2;,set_time(t2);,show_time(t2);,第三十五页，共54页。,例,#include,using namespace std;,class Time,public:,int hour;,int minute;,int sec;,;,int main(),void set_time(Time,void show_time(Time,Time t1;,set_time(t1,12,23,34);,show_time(t1);,Time t2;,set_time(t2);,show_time(t2);,return 0;,void set_time(Time&t,int hour=9,int minute=30,int sec=0),t.hour=hour;,t.minute=minute;,t.sec=sec;,void show_time(Time&t),coutt.hour:t.minute:t.sechour;,cinminute;,cinsec;,void Time:show_time(),couthour:minute:sechour;,cinminute;,cinsec;,void Time:show_time(),couthour:minute:sect.hour;,cint.minute;,cint.sec;,void show_time(void),coutt.hour:t.minute:t.secendl;,int main(),set_time();,show_time();,return 0;,第四十页，共54页。,例2.4 P61,#include,using namespace std;,class Array_max,public:,void set_value();,void max_value();,void show_value();,private:,int array10;,int max;,;,int main(),Array_max arrmax;,arrmax.set_value();,arrmax.max_value();,arrmax.show_value();,return 0;,第四十一页，共54页。,2.6 类的封装和信息隐蔽,公用接口和私有实现的分离,我们已经学到，C+通过类的封装，将类的数据成员和成员函数集成到一个类中。而一般在类的声明时，往往把数据成员指定成私有的，使它们与外界隔离，即，不能在类外直接使用私有成员，外界只能通过类的公有函数，间接进行对私有成员的操作。换句话说，外界与类的私有成员的唯一联系渠道，就是该类的公有成员函数。,所以，我们一般把成员函数指定成公有的(public)性质（除非某些成员函数不想让外界调用）。,这就是所谓的“外部接口”与内部实现的分离，以起到信息隐蔽的作用。而这是软件工程最基本(jbn)的原则。,第四十二页，共54页。,定义一个类就是实现对创建一个对象的数据结构的描述。,在类中，一些成员是保护的，被有效地屏蔽，以防外界的干扰和误操作。,另一些成员是公共(gnggng)的，作为接口提供外界使用。,右图是对它们采用的图示方法说明类的组成结构。以Point 类为例。,xoffset,yoffset,set,angle,radius,x,y,封装体,内部数据成员,Point,类,访问接口,第四十三页，共54页。,2.6 类的封装和信息隐蔽,类声明和成员函数定义的分离,当一个类被多个程序使用时，一般将类的声明（包括成员函数的声明）放在指定的头文件中，用户在编程时，将该头文件包含近来就可以了。而不必在每个使用该类的程序中重复书写(shxi)该类的声明。,我们然后可以直接在程序中直接定义该类的对象，直接调用该类的公有成员函数。为了实现信息隐蔽，对类的成员函数的定义一般不放在头文件中，而放在另一个文件中。,然后按照对多文件程序的编译和运行方法对程序进行编译和连接。请看下面示例。,第四十四页，共54页。,2.6 类的封装和信息隐蔽,/rectangle.h,class rectangle,private:,int length,width;,public:,void Put();,void display();,/,rectangle.cpp,#include,#include“rectangle.h”,void rectangle:Put(),length=5;,width=4;,void rectangle:display(),cout“area=“,length*width hour;,cinminute;,cinsec;,void show_time(void),couthour:minute:sechour;,cinminute;,cinsec;,void Time:show_time(void),couthour:minute:secendl;,Time t;,int main(),t.set_time();,t.show_time();,return 0;,第五十一页，共54页。,void show_time(Time,类具有对数据的抽象性、封装性、继承性、多态性。,所以，我们一般把成员函数指定成公有的(public)性质（除非某些成员函数不想让外界调用）。,#include iostream.,对象就是类这种类型的一个变量。,#include,show_time();,这就是所谓的“外部接口”与内部实现的分离，以起到信息隐蔽的作用。,length=5;,区别在于它只是属于一个类的成员而出现在类中。,#include,int main(),int t=x;x=y;y=t;,类具有对数据的抽象性、封装性、继承性、多态性。,这就是面向对象的程序设计的基本思路。,2分钟,01、下列关于C+函数的叙述中，正确的是()。,A)每个函数至少要具有一个参数 B)每个函数都必须返回一个值,C)函数在被调用之前必须先声明 D)函数不能自己调用自己,02、下列关于类和对象的叙述中，错误的是()。,A)一个类只能有一个对象 B)对象是类的具体实例,C)类是对某一类对象的抽象(chuxing)D)类和对象的关系是一种数据类型与变量的关系,03、对于语句 coutxendl;错误的是描述是()。,A)“cout”是一个输出流对象 B)“endl”的作用是输出回车换行,C)“x”是一个变量 D)“”称作提取运算符,1,、,C 2,、,A 3,、,D,第五十二页，共54页。,5分钟,4、面向对象程序设计有四个主要特点，即抽象、封装、_和_。,5、在用class定义一个类时，数据成员和成员函数的默认访问(fngwn)权限是_。,6、写出执行下面程序的输出结果。,void fun(int&x,int y),int t=x;x=y;y=t;,int main(),int a2=23,42;,fun(a1,a0);,std:couta0,a1std:endl;,return 0;,4、继承(jchng)多态,5、私有,6、23 23,第五十三页，共54页。,谢谢(xi xie)观看,第五十四页，共54页。,