第7讲-类和对象的基本概念--课件.ppt
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1、计算机程序设计基础第七章 类与对象的基本概念清华大学 郑 莉教材:C+语言程序设计(第4版)第4章 4.1.4.3,4.5,4.6,4.8,4.9第5章 5.35.5目录7.1 面向对象程序设计的基本特点7.2 类和对象7.3 构造函数和析构函数7.4 UML图形标识7.5 结构体7.6 类的静态成员7.7 类的友元7.8 共享数据的保护7.9 深度探索7.10 小结2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。37.1 面向对象程序设计的基本特点7.1.1 抽象抽象是对
2、具体对象(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。47.1 面向对象程序设计的基本特点抽象实例钟表 数据抽象:int hour,int minute,int second 代码抽象:setTime(),showTime()57.1 面向对象程序设计的基本特点 7.1.1 抽象抽象实例钟表(续)class Clock public:void setTime(int newH,int newM,in
3、t newS);void showTime();private:int hour,minute,second;67.1 面向对象程序设计的基本特点 7.1.1 抽象抽象实例人 数据抽象:string name,string gender,int age,int id 代码抽象:生物属性角度:getCloth(),eat(),step(),社会属性角度:work(),promote(),77.1 面向对象程序设计的基本特点 7.1.1 抽象7.1.2 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。目的是增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
4、的访问权限,来使用类的成员。实现封装:类声明中的87.1 面向对象程序设计的基本特点7.1.2 封装(续)实例:class Clock public:void setTime(int newH,int newM,int newS);void showTime();private:int hour,minute,second;97.1 面向对象程序设计的基本特点边界特定的访问权限外部接口7.1.3 继承是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11讲107.1 面向对象程序设计的基本特点7.1.4 多态 多态:同一名称,不同的功能实
5、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11讲117.1 面向对象程序设计的基本特点7.2 类和对象 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。127.2.1 类的定义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137.2 类和对象7.2.2 类成员的访问控制 公有类型成员 在
6、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。147.2 类和对象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。157.2 类和对象 7.2.2 类成员的访问控制保护类型成员与private类似,其差别表现在继承与派生时对派生类的影响不同,第七章讲。167.2 类和对象 7.2.2 类成员的访问控制7.2.3 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:Clock myClock;类中成员互访 直
7、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177.2 类和对象7.2.4 类的成员函数 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187.2 类和对象内联成员函数 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。197.2 类和对象 7.2.4 类的成员函数内联成员函数举例(一)class Point
8、 public:void init(int initX,int initY)x=initX;y=initY;int getX()return x;int getY()return y;private:int x,y;207.2 类和对象 7.2.4 类的成员函数内联成员函数举例(二)class Point public:void init(int initX,int initY);int getX();int getY();private:int x,y;217.2 类和对象 7.2.4 类的成员函数内联成员函数举例(三)inline void Point:init(int initX,int
9、 initY)x=initX;y=initY;inline int Point:getX()return x;inline int Point:GetY()return y;227.2 类和对象 7.2.4 类的成员函数7.2.5 程序实例例7-1(教材例4-1)#includeusing namespace std;class Clockpublic:void setTime(int newH=0,int newM=0,int newS=0);void showTime();private:int hour,minute,second;int main()Clock myClock;myCl
10、ock.setTime(8,30,30);myClock.showTime();return 0;237.2 类和对象运行结果:First time set and output:0:0:0Second time set and output:8:30:30例7-1(续)类的实现void Clock:setTime(int newH,int newM,int newS)hour=newH;minute=newM;second=newS;void Clock:showTime()cout hour :minute :second;247.2 类和对象 7.2.2 类成员的访问控制7.3.1 构造
11、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257.3 构造函数和析构函数构造函数举例class Clock public:Clock(int newH,int newM,int newS);/构造函数void setTime(int newH,int newM,int newS);void showTime();private:int hour,minute,second;267.3 构造函数和析构函数
12、7.3.1 构造函数 构造函数举例(续)构造函数的实现:Clock:Clock(int newH,int newM,int newS)hour=newH;minute=newM;second=newS;建立对象时构造函数的作用:int main()Clock c(0,0,0);/隐含调用构造函数,将初始值作为实参。c.showTime();return 0;277.3 构造函数和析构函数 7.3.1 构造函数 7.3.2 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
13、:类(类名&对象名)/拷贝构造函数的实现 函数体 287.3 构造函数和析构函数例7-2(教材例4-2)Point类的完整程序class Point /Point 类的定义public:Point(int xx=0,int yy=0)x=xx;y=yy;/构造函数Point(Point&p);/拷贝构造函数int getX()return x;int getY()return y;private:int x,y;/私有数据;/成员函数的实现Point:Point(Point&p)x=p.x;y=p.y;cout Calling the copy constructor endl;297.3 构
14、造函数和析构函数 7.3.2 拷贝构造函数/形参为Point类对象的函数void fun1(Point p)cout p.getX()endl;/返回值为Point类对象的函数Point fun2()Point a(1,2);return a;/主程序int main()Point a(4,5);/第一个对象APoint b=a;/情况一,用A初始化B。第一次调用拷贝构造函数cout b.getX()endl;fun1(b);/情况二,对象B作为fun1的实参。第二次调用拷贝构造函数b=fun2();/情况三,函数的返回值是类对象,函数返回时调用拷贝构造函数cout b.getX()endl;
15、return 0;307.3 构造函数和析构函数 7.3.2 拷贝构造函数 例4-2(续)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。317.3 构造函数和析构函数 7.3.2 拷贝构造函数 7.3.3 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。327.3 构造函数和析构函数构造函数和析构函数举例#include
16、 using namespace std;class Point public:Point(int xx,int yy);Point();/.其他函数原型private:int x,y;337.3 构造函数和析构函数 7.3.3 析构函数Point:Point(int xx,int yy)x=xx;y=yy;Point:Point()/.其他函数的实现略7.3.4 程序实例例7-3(教材例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。34游泳
17、池过道7.3 构造函数和析构函数#include using namespace std;const float PI=3.141593;/给出p的值const float FENCE_PRICE=35;/栅栏的单价const float CONCRETE_PRICE=20;/过道水泥单价class Circle/声明定义类Circle 及其数据和方法public:/外部接口Circle(float r);/构造函数float circumference();/计算圆的周长float area();/计算圆的面积private:/私有数据成员float radius;/圆半径;/类的实现/构造
18、函数初始化数据成员radiusCircle:Circle(float r)radius=r;357.3 构造函数和析构函数 7.3.4 程序实例例7-3(续)float Circle:circumference()/计算圆的周长 return 2*PI*radius;float Circle:area()/计算圆的面积 return PI*radius*radius;int main()float radius;cout radius;Circle pool(radius);/游泳池边界Circle poolRim(radius+3);/栅栏 /计算栅栏造价并输出 float fenceCos
19、t=poolRim.circumference()*FENCE_PRICE;cout Fencing Cost is$fenceCost endl;367.3 构造函数和析构函数 7.3.4 程序实例例7-3(续)/计算过道造价并输出float concreteCost=(poolRim.area()-pool.area()*CONCRETE_PRICE;cout Concrete Cost is$concreteCost endl;return 0;运行结果:Enter the radius of the pool:10Fencing Cost is$2858.85Concrete Cost
20、 is$4335.4377.3 构造函数和析构函数 7.3.4 程序实例例7-3(续)7.4.1 UML简介 UML(Unified Modeling Language)语言是一种可视化的的面向对象建模语言。UML有三个基本的部分 事物(Things)UML中重要的组成部分,在模型中属于最静态的部分,代表概念上的或物理上的元素 关系(Relationships)关系把事物紧密联系在一起 图(Diagrams)图是很多有相互相关的事物的组387.4 UML图形标识7.4.2 UML类图 举例:Clock类的完整表示 Clock类的简洁表示397.4 UML图形标识Clock-hour:int-m
21、inute:int-second:int+showTime():void+setTime(newH:int=0,newM:int=0,newS:int=0):voidClock对象图407.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图myClock:Clock-hour:int-minute:int-second:intmyClock:Clock几种关系的图形标识 依赖关系图中的“类A”是源,“类B”是目标,表示“类A”使用了“类B”,或称“类A”依赖“类B”417.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图类 A类 B几种关系的图形标识 作用关系关联图中的“重数A”决定了类B的每个对象与类A的
22、多少个对象发生作用,同样“重数B”决定了类A的每个对象与类B的多少个对象发生作用。427.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图类 A重数A类 B重数B几种关系的图形标识 包含关系聚集和组合 共享聚集 组成聚集(简称组合)聚集表示类之间的关系是整体与部分的关系,“包含”、“组成”、“分为部分”等都是聚集关系。共享聚集:部分可以参加多个整体;组成聚集:整体拥有各个部分,整体与部分共存,如果整体不存在了,那么部分也就不存在了。437.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图类 A类 B重数A重数B类 A类 B重数A重数B例7-5(教材例4-5)采用UML方法来描述例7-4中Line类和Poi
23、nt类的关系447.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图Point-x:int-y:int+Point(xx:int=0,yy:int=0)+Point(p:Point&)+getX():int+getY():intLine-len:double+Line(xp1:Point,xp2:Point)+Line(:Line&)+getLen():double-p1-p21.*21.*几种关系的图形标识 继承关系泛化457.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图父类 A父类 B子类 1子类 2注释 在UML图形上,注释表示为带有褶角的矩形,然后用虚线连接到UML的其他元素上,它是一种用于在
24、图中附加文字注释的机制。467.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图注释文字例7-6(教材例4-6)带有注释的Line类和Point类关系的描述477.4 UML图形标识 7.4.2 UML类图Point-x:int-y:int+Point(xx:int=0,yy:int=0)+Point(p:Point&)+getX():int+getY():intLine-len:double+Line(xp1:Point,xp2:Point)+Line(:Line&)+getLen():double-p1-p21.*21.*单向组合:直线段包含端点p1、p27.5结构体 结构体是一种特殊形态的类
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