面向对象的程序设计.ppt

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1、第第7章章 面向对象的程序设计面向对象的程序设计 本章要点： 面向对象的基本概念 类的定义与对象的声明 构造函数和析构函数 类的静态成员和实例成员 方法重载及运算符重载的编程实现 类的继承与多态性的编程实现 类的属性的实现7.1 循序渐进学理论 7.1.1 面向对象程序设计概述面向对象程序设计概述 1面向对象程序设计的由来 面向对象的程序设计是一种基于结构分析的、以数据为中心的程序设计方法。面向对象的程序设计方法总体思路是：将数据及处理这些数据的操作都封装（Encapsulation）到一个称为类（Class）的数据结构中，在程序中使用的是类的实例对象。对象是代码与数据的集合，是封装好了的一个

2、整体，对象具有一定的功能。也就是说对象是具有一定功能的程序实体。程序是由一个个对象构成的，对象之间通过一定的“相互操作”传递消息，在消息的作用下，完成特定的功能。 2面向对象程序设计的基本概念 （1）类和对象 通常把具有同样性质和功能的东西所构成的集合叫作类。 （2）属性、方法与事件 属性是对象的状态和特点。 方法是对象能够执行的一些操作，它体现了对象的功能。 事件是对象能够识别和响应的某些操作 。（3）封装 所谓的封装，就是将用来描述客观事物的一组数据和操作组装在一起，形成一个类。 （4）继承 类之间除了有相互交流或访问的关系以外，还可能存在着一种特殊的关系，这就是继承。在Visual C#

3、中只支持单继承，即一个派生类只能有一个基类。（5）重载 重载指的是方法名称一样，但如果参数不同，就会有不同的具体实现。重载主要有两类：方法重载及运算符重载。 （6）多态性 所谓多态性就是在程序运行时，面向对象的语言会自动判断对象的派生类型，并调用相应的方法。 7.1.2 类和对象的声明类和对象的声明 1类的声明格式：类修饰符 class 类名:基类类名成员定义列表； 【例7-1】 定义一个Student类，用来对学生的信息和功能进行描述。假设学生具有学号、姓名、年龄、性别、平均成绩等特征，并且具有设置学生特征和显示学生特征的功能。2对象的声明 格式：类名实例名=new 类名(参数); 3类的成

4、员（1）类成员的分类 类的具体成员如下。 常量：用来定义与类相关的常量值。 字段：类中的变量，相当于C+中的成员变量。 类型：用来定义只能在类中使用的局部类型。 方法：完成类中各种计算或功能的操作。 属性：定义类的特征，并对它们提供读、写操作。 事件：由类产生的通知，用于说明发生了什么事情。 索引器：允许编程人员在访问数组时，通过索引器访问类的多个实例。又称下标指示器。 运算符：定义类的实例能使用的运算符。 构造函数：在类被实例化时首先执行的函数，主要是完成对象初始化操作。 析构函数：在对象被销毁之前最后执行的函数，主要是完成对象结束时的收尾操作。（2）类成员的可访问性 在编写程序时，可以对类

5、的成员使用不同的访问修饰符，从而定义它们的访问级别，即类成员的可访问性(Accessibility)。 在C#中，根据类成员的可访问性可以把类成员分成四类，分别是公有成员(public)、私有成员(private)、保护成员(protected)、内部成员(internal)。（3）类的静态成员和实例成员 类的成员又可以分成静态成员和非静态成员。在声明成员时，如果在语句前加上static保留字，则该成员是静态成员，如果没有static保留字，则成员是非静态成员。二者最重要的区别是：静态成员属于类所有，非静态成员属于类的实例所有，所以又称实例成员。 7.1.3 类的构造函数和析构函数类的构造函数

6、和析构函数 1构造函数 构造函数主要用来为对象分配存储空间，完成初始化操作（如给类的成员变量赋值等）。在C#中，类的构造函数遵循以下规定。（1）构造函数的函数名和类的名称一样。（2）当某个类没有构造函数时，系统将自动为其创建构造函数，这种构造函数称为默认构造函数。如例7-2中默认的构造函数为： Example1() ; （3）构造函数的访问修饰符总是public。如果是private，则表示这个类不能被实例化，这通常用于只含有静态成员的类中。 （4）构造函数由于不需要显式调用，因而不用声明返回类型。 （5）构造函数可以带参数也可以不带参数。 2析构函数 析构函数在对象销毁时被调用，常用来释放对

7、象占用的存储空间。析构函数具有以下特点。（1）析构函数不能带有参数。（2）析构函数不能拥有访问修饰符。 （3）不能显式地调用析构函数。（4）析构函数的命名规则是在类名前加上一个“”号。如上例的Example1类的析构函数为： Example1() ;（5）析构函数在对象销毁时自动调用。【例7-3】 类的构造函数和析构函数的演示。（程序代码详见例7-3）执行结果 7.1.4 类的方法及方法的重载类的方法及方法的重载 1方法的定义 格式：方法修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) 方法实现部分; 2静态方法和非静态方法 对于静态方法和非静态方法，只需抓住以下几点：（1）静态方法属于类所有，非静态方

8、法属于类定义的对象所有；（2）非静态方法可以访问类中包括静态成员在内的所有成员，而静态方法只能访问类中的静态成员。 【例7-4】 静态方法和动态方法的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。（程序代码详见例7-4）执行结果 3参数数组 关于参数数组，需掌握以下几点。（1）若形参表中含一个参数数组，则该参数数组必须位于形参列表的最后；（2）参数数组必须是一维数组；（3）不允许将params修饰符与ref和out修饰符组合起来使用；（4）与参数数组对应的实参可以是同一类型的数组名，也可以是任意多个与该数组的元素属于同一类型的变量；（5）若实参是数组则按引用传递，若实参是变量或表达式则按值传递。 【例

9、7-5】 参数数组的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。 （程序代码详见例7-5） 执行结果 4方法的重载 方法重载是指同样的一个方法名，有多种不同的实现方法。方法重载的格式是在一个类中两次或多次定义同名的方法，这些同名的方法包括从基类继承而来的方法，这些方法名称相同，但每个方法的参数类型或个数不同，从而便于在用户调用方法时系统能够自动识别应调用的方法。 【例7-6】 方法重载的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。 （程序代码详见例7-6）执行结果 7.1.5 运算符重载运算符重载 在C#中，运算符重载在类中进行声明，声明的格式如下。格式：返回值类型 operator 运算符(运算对象列表

10、) 重载的实现部分; ;在C#中，可以重载的运算符主要有：+ - ! + - true false* / % & | = != =不能重载的运算符有： = & | ?: new typeof sizeof is【例7-7】 运算符重载的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。 （程序代码详见例7-7） 执行结果 7.1.6 域与属性域与属性 1域 域又称字段，它是类的一个成员，这个成员代表与对象或类相关的变量。域的定义格式如下。格式：域修饰符 域类型 域名; 【例7-8】 域的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。（程序代码详见例7-8）执行结果 2属性 属性是对现实世界中实体特征的抽象，它提供

11、了一种对类或对象特性进行访问的机制。属性的声明格式如下。格式：属性修饰符 类型说明符 属性名 访问声明 【例7-9】 属性的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。 （程序代码详见例7-9）执行结果 7.1.7 this关键字关键字 this关键字用来引用类的当前实例，成员通过this关键字可以知道自己属于哪一个实例。this关键字只能用在类的构造函数、类的实例方法中，在其它地方（如静态方法中）使用this关键字均是错误的。 7.1.8 类的继承类的继承 继承是面向对象程序设计中实现代码重用的重要机制之一，它起源于现实世界中事物之间的联系。 类的继承的基本格式与功能如下。 格式： class 派

12、生类类名:基类类名 成员声明列表; 【例7-10】 类继承的演示。请观察并分析下列程序的执行结果。 （程序代码详见例7-10） 执行结果 7.1.9 多态性多态性 多态性是指同一操作作用于不同类的实例，这些类对它进行不同的解释，从而产生不同的执行结果的现象。在C#中有两种多态性：编译时的多态性和运行时的多态性。 运行时的多态性是通过继承和虚成员来实现的。运行时的多态性是指系统在编译时不确定选用哪个重载方法，而是直到程序运行时，才根据实际情况决定采用哪个重载方法。编译时的多态性具有运行速度快的特点，而运行时的多态性则具有极大的灵活性。【例7-11】 虚函数与多态性的演示。请观察并分析下列程序的执

13、行结果。（程序代码详见例7-11）执行结果 7.1.10 密封类与抽象类密封类与抽象类 把一个类声明为密封类的原因是为了防止该类被其它类继承，密封类的声明方法是在类名前加上sealed修饰符。 抽象类表示一种抽象的概念，一般用于为派生类提供公共接口。在声明类时，在类名前有abstract修饰符则表示该类为抽象类。抽象类只能作为其他类的基类，不能被实例化，在抽象类中可以包含抽象方法和抽象访问器。 7.2 典型实例练能力 7.2.1 典型实例一：典型实例一：Time类的创类的创建与演示建与演示 【实例题目】 编写一个名为Time1的类，该类能够存放时间信息，并且具有设置时间和显示时间的功能。然后编

14、程对该类进行测试。测试界面如图7-1所示。图7-1 时钟类测试界面 7.2.2 典型实例二：复数典型实例二：复数“*”运算及复数运算及复数值设置的实现值设置的实现 【实例题目】 编写一个复数类，该复数类具有以下功能：（1）乘法运算的功能。如a和b分别是该复数类的两个实例，则可以进行a*b的运算，运算结果是一个复数，该复数是复数a和复数b的乘积。（2）对复数值进行设置的功能，有两种设置方法，分别对复数的实部（虚部为0）进行设置、对复数的实部和虚部同时进行设置。然后编程进行验证。验证界面如图7-2所示。 图7-2 复数“*”运算及复数值设置的运行界面 7.3 上机练习重应用 7.3.1 上机练习一

15、：栈模型的实现上机练习一：栈模型的实现 【练习题目】 栈是一种重要的数据结构，在内存中占用连续的存储单元。栈有两个端点，固定的栈底和浮动的栈顶。为指示栈顶位置还应设一个指示成员变量（称为栈顶指示器）。栈有两种基本操作：push（压栈）和pop（出栈），压栈是向栈顶位置写入一个元素，然后使栈顶指示器加1，出栈是先使栈顶指示器减1，再把该位置的元素读出来。栈及其操作模型如图7-3所示，sp代表栈顶指示器。请编程实现栈的模型并对之进行测试，测试的界面如图7-4所示。图7-4 栈演示运行界面 7.3.2 上机练习二：从上机练习二：从shape类派生出类派生出Rectangle、Circle等具体形状类等具体形状类 【练习题目】 定义一个shape抽象类，利用它作为基类派生出Rectangle、Circle等具体形状类，已知具体形状类均具有两个方法GetArea和GetPerim，分别用来求形状的面积和周长。最后编写一个测试程序对产生的类的功能进行验证，验证程序的运行界面如图7-5所示。图7-5 形状类及其派生类验证运行界面