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1、第四章类与对象 C 语言程序设计 清华大学郑莉 2 本章主要内容 面向对象的思想OOP的基本特点类概念和声明对象构造函数析构函数 内联成员函数拷贝构造函数类的组合结构体与联合体深度探索 3 回顾 面向过程的设计方法 重点 如何实现的细节和过程 将数据与函数分开 形式 主模块 若干个子模块 main 子函数 特点 自顶向下 逐步求精 功能分解 缺点 效率低 程序的可重用性差 面向对象的思想 4 面向对象的方法 目的 实现软件设计的产业化 观点 自然界是由实体 对象 所组成 程序设计方法 使用面向对象的观点来描述模仿并处理现实问题 要求 高度概括 分类 和抽象 面向对象的思想 5 抽象 抽象是对具
2、体对象 问题 进行概括 抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程 先注意问题的本质及描述 其次是实现过程或细节 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 代码抽象 描述某类对象的共有的行为特征或具有的功能 抽象的实现 通过类的声明 OOP的基本特点 6 抽象实例 钟表 数据抽象 inthour intminute intsecond代码抽象 setTime showTime OOP的基本特点 7 抽象实例 钟表类 classClock public voidsetTime intnewH intnewM intnewS voidshowTime private inthour
3、minute second OOP的基本特点 8 抽象实例 人 数据抽象 stringname stringgender intage intid代码抽象 生物属性角度 getCloth eat step 社会属性角度 work promote OOP的基本特点 9 封装 将抽象出的数据成员 代码成员相结合 将它们视为一个整体 目的是曾强安全性和简化编程 使用者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 实现封装 类声明中的 OOP的基本特点 10 封装 实例 classClock public voidsetTime intnewH intnewM int
4、newS voidshowTime private inthour minute second 特定的访问权限 OOP的基本特点 11 继承与派生 是C 中支持层次分类的一种机制 允许程序员在保持原有类特性的基础上 进行更具体的说明 实现 声明派生类 见第7章 OOP的基本特点 12 多态性 多态 同一名称 不同的功能实现方式 目的 达到行为标识统一 减少程序中标识符的个数 实现 重载函数和虚函数 见第8章 OOP的基本特点 13 c 中的类 类是具有相同属性和行为的一组对象的集合 它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述 其内部包括属性和行为两个主要部分 利用类可以实现数据的封装 隐藏 继
5、承与派生 利用类易于编写大型复杂程序 其模块化程度比C中采用函数更高 类和对象 14 类的声明形式 类是一种用户自定义类型 声明形式 class类名称 public 公有成员 外部接口 private 私有成员protected 保护型成员 类和对象 15 公有类型成员 在关键字public后面声明 它们是类与外部的接口 任何外部函数都可以访问公有类型数据和函数 类和对象 16 私有类型成员 在关键字private后面声明 只允许本类中的函数访问 而类外部的任何函数都不能访问 如果紧跟在类名称的后面声明私有成员 则关键字private可以省略 类和对象 17 保护类型 与private类似 其
6、差别表现在继承与派生时对派生类的影响不同 第七章讲 类和对象 18 类的成员 classclock public voidsetTime intnewH intnewM intnewS voidshowTime private inthour hinute second 类和对象 成员数据 成员函数 voidClock setTime intnewH intnewM intnewS hour newH minute newM second newS voidClock showTime cout hour minute second 19 20 成员数据 与一般的变量声明相同 但需要将它放在类
7、的声明体中 类和对象 21 成员函数 在类中说明原型 可以在类外给出函数体实现 并在函数名前使用类名加以限定 也可以直接在类中给出函数体 形成内联成员函数 允许声明重载函数和带默认形参值的函数 类和对象 22 内联成员函数 为了提高运行时的效率 对于较简单的函数可以声明为内联形式 内联函数体中不要有复杂结构 如循环语句和switch语句 在类中声明内联成员函数的方式 将函数体放在类的声明中 使用inline关键字 类和对象 23 内联成员函数举例 一 classPoint public voidinit intinitX intinitY x initX y initY intgetX ret
8、urnx intgetY returny private intx y 类和对象 24 内联成员函数举例 二 classPoint public voidinit intinitX intinitY intgetX intgetY private intx y 类和对象 inlinevoidPoint init intinitX intinitY x initX y initY inlineintPoint getX returnx inlineintPoint GetY returny 25 26 对象 类的对象是该类的某一特定实体 即类类型的变量 声明形式 类名对象名 例 ClockmyC
9、lock 类和对象 27 类中成员的访问方式 类中成员互访直接使用成员名类外访问使用 对象名 成员名 方式访问public属性的成员 类和对象 28 例4 1类的应用举例 includeusingnamespacestd classClock 类的声明略 类的实现略intmain ClockmyClock myClock setTime 8 30 30 myClock showTime return0 类和对象 29 构造函数 构造函数的作用是在对象被创建时使用特定的值构造对象 或者说将对象初始化为一个特定的状态 在对象创建时由系统自动调用 如果程序中未声明 则系统自动产生出一个隐含的参数列表
10、为空的构造函数允许为内联函数 重载函数 带默认形参值的函数 构造函数和析构函数 30 构造函数举例 classClock public Clock intnewH intnewM intnewS 构造函数voidsetTime intnewH intnewM intnewS voidshowTime private inthour minute second 构造函数和析构函数 构造函数的实现 Clock Clock intnewH intnewM intnewS hour newH minute newM second newS 建立对象时构造函数的作用 intmain Clockc 0 0
11、 0 隐含调用构造函数 将初始值作为实参 c showTime return0 31 32 拷贝构造函数 拷贝构造函数是一种特殊的构造函数 其形参为本类的对象引用 class类名 public 类名 形参 构造函数类名 类名 对象名 拷贝构造函数 类名 类 类名 对象名 拷贝构造函数的实现 函数体 构造函数和析构函数 33 拷贝构造函数 例4 2 classPoint public Point intxx 0 intyy 0 x xx y yy Point Point 构造函数和析构函数 Point Point Point 34 35 拷贝构造函数 例4 2 当用类的一个对象去初始化该类的另一
12、个对象时系统自动调用拷贝构造函数实现拷贝赋值 intmain Pointa 1 2 Pointb a 拷贝构造函数被调用cout b getX endl 构造函数和析构函数 36 拷贝构造函数 例4 2 若函数的形参为类对象 调用函数时 实参赋值给形参 系统自动调用拷贝构造函数 例如 voidfun1 Pointp cout p getX endl intmain Pointa 1 2 fun1 a 调用拷贝构造函数return0 构造函数和析构函数 37 拷贝构造函数 例4 2 当函数的返回值是类对象时 系统自动调用拷贝构造函数 例如 Pointfun2 Pointa 1 2 returna
13、 调用拷贝构造函数 intmain Pointb b fun2 return0 构造函数和析构函数 38 隐含的拷贝构造函数 如果程序员没有为类声明拷贝初始化构造函数 则编译器自己生成一个隐含的拷贝构造函数 这个构造函数执行的功能是 用作为初始值的对象的每个数据成员的值 初始化将要建立的对象的对应数据成员 构造函数和析构函数 39 析构函数 完成对象被删除前的一些清理工作 在对象的生存期结束的时刻系统自动调用它 然后再释放此对象所属的空间 如果程序中未声明析构函数 编译器将自动产生一个隐含的析构函数 构造函数和析构函数 40 构造函数和析构函数举例 includeusingnamespaces
14、td classPoint public Point intxx intyy Point 其他函数原型private intx y 构造函数和析构函数 Point Point intxx intyy x xx y yy Point Point 其他函数的实现略 41 42 类的应用举例 例4 3 一圆形游泳池如图所示 现在需在其周围建一圆形过道 并在其四周围上栅栏 栅栏价格为35元 米 过道造价为20元 平方米 过道宽度为3米 游泳池半径由键盘输入 要求编程计算并输出过道和栅栏的造价 includeusingnamespacestd constfloatPI 3 141593 给出p的值con
15、stfloatFENCE PRICE 35 栅栏的单价constfloatCONCRETE PRICE 20 过道水泥单价classCircle 声明定义类Circle及其数据和方法public 外部接口Circle floatr 构造函数floatcircumference 计算圆的周长floatarea 计算圆的面积private 私有数据成员floatradius 圆半径 43 类的实现 构造函数初始化数据成员radiusCircle Circle floatr radius r 计算圆的周长floatCircle circumference return2 PI radius 计算圆的
16、面积floatCircle area returnPI radius radius 44 intmain floatradius cout radius Circlepool radius 游泳池边界CirclepoolRim radius 3 栅栏 计算栅栏造价并输出floatfenceCost poolRim circumference FENCE PRICE cout FencingCostis fenceCost endl 45 计算过道造价并输出floatconcreteCost poolRim area pool area CONCRETE PRICE cout ConcreteCostis concreteCost endl return0 运行结果Entertheradiusofthepool 10FencingCostis 2858 85ConcreteCostis 4335 4 46 47 组合的概念 类中的成员数据是另一个类的对象 可以在已有抽象的基础上实现更复杂的抽象 类的组合 48 举例 classPoint private floatx y 点的坐标publ
