面向对象程序的设计课件

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1、电子科技大学计算机学院电子科技大学计算机学院黄迪明黄迪明 1 1第一章C+入门一、面向对象的方法是在计算机语言发展过程一、面向对象的方法是在计算机语言发展过程中产生的。中产生的。 早期早期：机器语言、汇编语言：机器语言、汇编语言 5050年代中期年代中期：FORTRAN语言引进了许多现语言引进了许多现代仍然使用的程序设计概念。代仍然使用的程序设计概念。 5050年代后期年代后期：ALGOL60提出块结构的思想。提出块结构的思想。 6060年代年代：SIMULA67首先提出对象和类的概首先提出对象和类的概念，并支持类的继承，是面向对象语言的鼻祖念，并支持类的继承，是面向对象语言的鼻祖 7070年

2、代年代：ADA不能全面地支持继承，称为基不能全面地支持继承，称为基于对象的语言。于对象的语言。 1.1 1.1 面向对象的由来和发展面向对象的由来和发展 后来出现的后来出现的SmalltalkSmalltalk是最有影响的面是最有影响的面向对象的语言之一。向对象的语言之一。 80 80年代中后期以后，随着面向对象的程年代中后期以后，随着面向对象的程序设计语言的广泛应用，出现了更多的面向序设计语言的广泛应用，出现了更多的面向对象的语言。对象的语言。 面向对象的语言可分为以下两类：面向对象的语言可分为以下两类：1、开发全新的面向对象的语言、开发全新的面向对象的语言 ObjectC Eiffel S

3、malltalk802、对传统语言进行面向对象的扩展，、对传统语言进行面向对象的扩展，称为混称为混合型语言，其代表有合型语言，其代表有C+语言。语言。增加面向对象程序设计的支持增加面向对象程序设计的支持增加面向对象程序设计的支持增加面向对象程序设计的支持支持传统的面向过程的程序设计支持传统的面向过程的程序设计C+CC+ C+ 语言具有语言具有C C语言的丰富的应用基础和开发语言的丰富的应用基础和开发环境的支持，对于已经掌握环境的支持，对于已经掌握C C语言的人讲，更语言的人讲，更易学易普及。易学易普及。二、从二、从C到到C+ C语言是贝尔实验室为语言是贝尔实验室为DEC公司开发公司开发PDP系

4、列计算机操作系统时研制的。系列计算机操作系统时研制的。C作为作为UNIX操作系统的开发语言而广为应用操作系统的开发语言而广为应用和流行。和流行。1989年制定为年制定为ANSI C标准。标准。1、语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。、语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。2、运算符和数据类型丰富。、运算符和数据类型丰富。3、访问内存地址、寄存器、进行位操作，、访问内存地址、寄存器、进行位操作， 具有汇编语言的功能。具有汇编语言的功能。4、生成的目标代码质量高、程序运行效率高。、生成的目标代码质量高、程序运行效率高。C语言的独有特点是：语言的独有特点是： 局限：局限： 1、对类型的检查机制相对较弱、程序中

5、的、对类型的检查机制相对较弱、程序中的一些错误不能在编译时发现；一些错误不能在编译时发现； 2、无支持代码重用的语言结构；、无支持代码重用的语言结构； 3、当程序规模达到一定的程度时，难以控、当程序规模达到一定的程度时，难以控制程序的复杂性；制程序的复杂性； 为满足管理程序复杂性需要，为满足管理程序复杂性需要，1980年，贝年，贝尔实验室对尔实验室对C进行了改进和扩充：进行了改进和扩充：“带类的带类的C”C1983年取名为年取名为C+，后经过三次修订。，后经过三次修订。1994年制定了年制定了ANSI C+标准的草案。标准的草案。1、C+是是C的扩展，的扩展，C是是C+的子集，的子集，C+ 包

6、包括括C的全部特征、属性和优点。同时，增加了对的全部特征、属性和优点。同时，增加了对面向对象编程的完全支持。面向对象编程的完全支持。2、与、与C 一致，一致， C+程序结构采用函数驱动机程序结构采用函数驱动机制实现。制实现。3、C+实现了类的封装，数据隐藏、继承及实现了类的封装，数据隐藏、继承及多态，使其代码可重用并容易维护。多态，使其代码可重用并容易维护。4、C+是一门高效使用的程序设计语言，既是一门高效使用的程序设计语言，既可进行过程化程序设计，又可进行面向对象程可进行过程化程序设计，又可进行面向对象程序设计。序设计。C+C+的特点的特点在在面向过程的程序设计中，面向过程的程序设计中，程序

7、是处理数程序是处理数据的一系列过程。过程（或函数）定义为实据的一系列过程。过程（或函数）定义为实现特定功能的一组指令。现特定功能的一组指令。其主要设计思想是功能分解并逐步求精。其主要设计思想是功能分解并逐步求精。数据与程序过程分开存储，编程的主要技巧数据与程序过程分开存储，编程的主要技巧在于关注模块之间的调用关系及数据的变化。在于关注模块之间的调用关系及数据的变化。1.2 1.2 面向过程的程序设计面向过程的程序设计 1、当数据量增大时，数据与处理这些数、当数据量增大时，数据与处理这些数据的方法之间的分离使程序变得越来越难以据的方法之间的分离使程序变得越来越难以理解。理解。 2、相对于老问题的

8、新方法都要带来额外、相对于老问题的新方法都要带来额外的开销，程序的可重用性小。的开销，程序的可重用性小。面向过程程序设计的面向过程程序设计的主要缺点主要缺点面向对象程序设计面向对象程序设计 OOP （Object-Oriented Object-Oriented ProgrammingProgramming）的的三要素三要素： 对象、类和继承对象、类和继承面向对象程序设计的实现需要面向对象程序设计的实现需要： 封装和数据隐藏技术封装和数据隐藏技术 继承和多态性技术继承和多态性技术1.3 1.3 面向对象程序设计面向对象程序设计1、封装和数据隐藏、封装和数据隐藏 什么是对象？什么是对象？ 概念上

9、：在问题空间中，将客观世界的实概念上：在问题空间中，将客观世界的实体称为对象。对象可以是人、物、事件、规则、体称为对象。对象可以是人、物、事件、规则、概念等。概念等。 例如：开发一个商品销售系统。例如：开发一个商品销售系统。 实现上：把数据和处理数据的过程（操作实现上：把数据和处理数据的过程（操作或方法）当成一个整体，这个封装体就称为对或方法）当成一个整体，这个封装体就称为对象。象。数据数据1.数据数据n操作操作1.操作操作n 状态状态（数据结构和值）（数据结构和值）方法方法对象的模型结构例如：电脑装配声卡，早点销售点例如：电脑装配声卡，早点销售点 无须知道封装体内部是如何工作就能使用的无须知

10、道封装体内部是如何工作就能使用的思想称为数据隐藏。思想称为数据隐藏。 对象实现了信息隐藏；对象实现了信息隐藏； 对象与外部通过操作接口联系，操作接口提对象与外部通过操作接口联系，操作接口提供了对象的功能，操作的具体实现外部是不可供了对象的功能，操作的具体实现外部是不可见的。见的。 对象之间是通过消息传递信息。对象之间是通过消息传递信息。 对象是由特定的类创造的，什么是类？对象是由特定的类创造的，什么是类？ 类是创建对象的样板，它包含着所创建对象类是创建对象的样板，它包含着所创建对象的状态描述和方法的定义。的状态描述和方法的定义。 由一个特定的类所创建的的对象也称为由一个特定的类所创建的的对象也

11、称为这个类的实例。这个类的实例。 一个类的所有对象都有相同的数据结构，一个类的所有对象都有相同的数据结构，并且共享相同的实现操作的代码，而各个对并且共享相同的实现操作的代码，而各个对象又有具体的不同的状态。类和对象类似于象又有具体的不同的状态。类和对象类似于面向过程语言中数据类型和变量。面向过程语言中数据类型和变量。 例如：学生类和某个学生对象。例如：学生类和某个学生对象。2、继承和重用、继承和重用 制造一种新型号的电视机可以有两种选择：制造一种新型号的电视机可以有两种选择：1）从草图开始重新设计）从草图开始重新设计2）对现有型号加以改进（继承和重用）对现有型号加以改进（继承和重用） C+采用

12、继承机制支持重用，不仅可重用具采用继承机制支持重用，不仅可重用具有特定功能的类，而且继承可以由已有的类有特定功能的类，而且继承可以由已有的类创造新的类。创造新的类。 新类共享已有类的属性，自己还具有额外新类共享已有类的属性，自己还具有额外添加的属性，新类是从已有类派生的，称为派添加的属性，新类是从已有类派生的，称为派生类或子类，已有类称为父类或基类。生类或子类，已有类称为父类或基类。 在客观世界中，存在着整体和部分的关系、在客观世界中，存在着整体和部分的关系、一般和特殊的关系，继承将后者模型化。一般和特殊的关系，继承将后者模型化。 汽车类，汽车类， 各类汽车各类汽车 昆虫类，昆虫类， 各类昆虫

13、各类昆虫3、多态性、多态性 封装性、继承性、多态性是构成面向对象封装性、继承性、多态性是构成面向对象程序设计的三大特征。程序设计的三大特征。 封装性是基础封装性是基础 继承性是关键继承性是关键 多态性是补充多态性是补充什么是多态性？什么是多态性？ 多态是指一个名字有多种语义，或一个相多态是指一个名字有多种语义，或一个相同界面有多种实现；同界面有多种实现； 或是指发出同样的消息被不同类型的对象或是指发出同样的消息被不同类型的对象接受而导致完全不同的行为。即对象根据所接受而导致完全不同的行为。即对象根据所接收到的消息做出相应的操作。接收到的消息做出相应的操作。例如：在学籍管理系统中例如：在学籍管理

14、系统中学生类（基类）学生类（基类）计算成绩的操作计算成绩的操作中学生类（派生类）中学生类（派生类）计算成绩的操作计算成绩的操作大学生类（派生类）大学生类（派生类）计算成绩的操作计算成绩的操作又如：在绘图系统中使用的多态性。又如：在绘图系统中使用的多态性。函数重载和运算符重载表现了最简单的多态性。函数重载和运算符重载表现了最简单的多态性。 函数重载：函数重载： Void f(int,int,char); Void f(char,float); Void f(int,int); Void f(int,float); 运算符重载：运算符重载： 为运算符为运算符+ - * / 等赋以新的含义，以等赋以

15、新的含义，以实现类对象的运算。实现类对象的运算。编译错编译错连连 接接编编 辑辑编编 译译运运 行行连接错连接错运行错运行错YYYNNN完完 成成#include文件文件C+库文件库文件.CPP 源程序源程序.obj目标程序目标程序.exe 可执行程序可执行程序#include文件文件1.4 1.4 程序开发过程程序开发过程例例1:/*/*ch1.1.cpp*/*# include void main( ) cout “I am a student.n”; 1.5 1.5 最简单的程序最简单的程序运行结果为：运行结果为： I am a student. 例例例例 2 2: : /* ch1.2

16、.cpp * #include void main( ) int a,b,result; cout a b; result=3*a-2*b+1; cout “Result is ” resultch1.2Please input two numbers:100 50Result is 201 C+程序是由函数构成的，由一个主函数和若干程序是由函数构成的，由一个主函数和若干个函数构成。个函数构成。 C+程序是函数驱动的。程序是函数驱动的。例例3:/*ch1.3.cpp* #include #include double max(doubl x, doubl y); void main( ) double a, b, c; cout ab; c=max(a,b); cout “The squart of maximum=”y) return x; else return y;运行结果：运行结果：Input two numbers:10.0，25.0The squart of maximum=5.0 1、作为面向对象程序设计入门，领、作为面向对象程序设计入门，领会面向对象程序设计的基本概念。会面向对象程序设计的基本概念。 2、把握、把握C+程序设计的基本要点，程序设计的基本要点，掌握面向对象程序设计的方法和要求。掌握面向对象程序设计的方法和要求。