第四章類與對象-網(wǎng)站防火墻

1、1,第四章 類與對象,C++語言程序設(shè)計,,2,本章主要內(nèi)容,面向?qū)ο蟮乃枷隣OP的基本特點類概念和聲明內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)對象,構(gòu)造函數(shù)拷貝構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)類的組合,3,回顧：面向過程的設(shè)計方法,重點:如何實現(xiàn)細(xì)節(jié)過程，將數(shù)據(jù)與函數(shù)分開。形式：主模塊+若干個子模塊（main()+子函數(shù)）。特點：自頂向下，逐步求精——功能分解。缺點：效率低，程序的可重用性差。,面向?qū)ο蟮乃枷?4,面向?qū)ο蟮姆椒?目的：實現(xiàn)軟件設(shè)

2、計的產(chǎn)業(yè)化。觀點：自然界是由實體（對象）所組成。程序設(shè)計方法：使用面向?qū)ο蟮挠^點來描述模仿并處理現(xiàn)實問題。要求：高度概括、分類、和抽象。,面向?qū)ο蟮乃枷?5,抽象,抽象是對具體對象（問題）進(jìn)行概括，抽出這一類對象的公共性質(zhì)并加以描述的過程。先注意問題的本質(zhì)及描述，其次是實現(xiàn)過程或細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)抽象：描述某類對象的屬性或狀態(tài)（對象相互區(qū)別的物理量）。代碼抽象：描述某類對象的共有的行為特征或具有的功能。抽象的實現(xiàn)：通過類的聲

3、明。,OOP的基本特點,6,抽象實例——鐘表,數(shù)據(jù)抽象：int Hour, int Minute, int Second代碼抽象：SetTime(), ShowTime(),OOP的基本特點,7,抽象實例——鐘表類,class Clock{ public: void SetTime(int NewH, int NewM,

4、 int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second;};,OOP的基本特點,8,抽象實例——人,數(shù)據(jù)抽象：char *name,char *gender,int age,int id代碼抽象：生物屬性角度：GetCloth(), Eat(), Step(),…社

5、會屬性角度：Work(), Promote() ,…,OOP的基本特點,9,封裝,將抽象出的數(shù)據(jù)成員、代碼成員相結(jié)合，將它們視為一個整體。目的是曾強安全性和簡化編程，使用者不必了解具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，而只需要通過外部接口，以特定的訪問權(quán)限，來使用類的成員。實現(xiàn)封裝：類聲明中的{},OOP的基本特點,10,封裝,實例：class Clock{ public: void SetTime(int NewH,int Ne

6、wM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second;};,特定的訪問權(quán)限,OOP的基本特點,,,11,繼承與派生,是C++中支持層次分類的一種機制，允許程序員在保持原有類特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更具體的說明。實現(xiàn)：聲明派生類——第七章

7、,OOP的基本特點,12,多態(tài)性,多態(tài)：同一名稱，不同的功能實現(xiàn)方式。目的：達(dá)到行為標(biāo)識統(tǒng)一，減少程序中標(biāo)識符的個數(shù)。實現(xiàn)：重載函數(shù)和虛函數(shù)——第八章,OOP的基本特點,13,c++中的類,類是具有相同屬性和行為的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和行為兩個主要部分。利用類可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝、隱藏、繼承與派生。利用類易于編寫大型復(fù)雜程序，其模塊化程度比C中采用函數(shù)更高。,類 和 對 象,1

8、4,類的聲明形式,類是一種用戶自定義類型，聲明形式：class 類名稱{ public: 公有成員（外部接口） private: 私有成員 protected: 保護(hù)型成員},類 和 對 象,15,公有類型成員,在關(guān)鍵字public后面聲明，它們是類與外部的接口，任何外部函數(shù)都可以訪問公有

9、類型數(shù)據(jù)和函數(shù)。,類 和 對 象,16,私有類型成員,在關(guān)鍵字private后面聲明，只允許本類中的函數(shù)訪問，而類外部的任何函數(shù)都不能訪問。如果緊跟在類名稱的后面聲明私有成員，則關(guān)鍵字private可以省略。,類 和 對 象,17,保護(hù)類型,與private類似，其差別表現(xiàn)在繼承與派生時對派生類的影響不同，第七章講。,類 和 對 象,18,類的成員,class Clock{ public: void SetTime(i

10、nt NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour, Minute, Second;};,類 和 對 象,,成員數(shù)據(jù),,,成員函數(shù),19,void Clock :: SetTime(int NewH, int NewM,

11、 int NewS){ Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS;}void Clock :: ShowTime(){ cout<<Hour<<":"<<Minute<<&

12、quot;:"<<Second;},20,成員數(shù)據(jù),與一般的變量聲明相同，但需要將它放在類的聲明體中。,類 和 對 象,21,成員函數(shù),在類中說明原形，可以在類外給出函數(shù)體實現(xiàn)，并在函數(shù)名前使用類名加以限定。也可以直接在類中給出函數(shù)體，形成內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)。允許聲明重載函數(shù)和帶默認(rèn)形參值的函數(shù),類 和 對 象,22,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù),為了提高運行時的效率，對于較簡單的函數(shù)可以聲明為內(nèi)聯(lián)形式。內(nèi)聯(lián)函數(shù)體中不要有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

13、（如循環(huán)語句和switch語句）。在類中聲明內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的方式：將函數(shù)體放在類的聲明中。使用inline關(guān)鍵字。,類 和 對 象,23,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(一),class Point{ public: void Init(int initX,int initY) { X=initX; Y=initY; } int GetX() {return X;} int Ge

14、tY() {return Y;} private: int X,Y;};,類 和 對 象,24,內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)舉例(二),class Point{ public: void Init(int initX,int initY); int GetX()； int GetY()； private: int X,Y;};,類 和 對 象,25,inline void Point::

15、 Init(int initX,int initY){ X=initX; Y=initY;}inline int Point::GetX() { return X;}inline int Point::GetY() { return Y;},26,對象,類的對象是該類的某一特定實體，即類類型的變量。聲明形式： 類名 對象名；例：

16、 Clock myClock;,類 和 對 象,27,類中成員的訪問方式,類中成員互訪直接使用成員名類外訪問使用“對象名.成員名”方式訪問 public 屬性的成員,類 和 對 象,28,例4-1類的應(yīng)用舉例,#includeusing namespace std;class Clock{ ......//類的聲明略}//......類的實現(xiàn)略int main(){ Clock myClock

17、; myClock.SetTime(8,30,30); myClock.ShowTime();},類 和 對 象,29,構(gòu)造函數(shù),構(gòu)造函數(shù)的作用是在對象被創(chuàng)建時使用特定的值構(gòu)造對象，或者說將對象初始化為一個特定的狀態(tài)。在對象創(chuàng)建時由系統(tǒng)自動調(diào)用。如果程序中未聲明，則系統(tǒng)自動產(chǎn)生出一個默認(rèn)形式的構(gòu)造函數(shù)允許為內(nèi)聯(lián)函數(shù)、重載函數(shù)、帶默認(rèn)形參值的函數(shù),構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),30,構(gòu)造函數(shù)舉例,class Cloc

18、k{public:Clock (int NewH, int NewM, int NewS);//構(gòu)造函數(shù)void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS);void ShowTime();private:int Hour,Minute,Second;};,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),31,構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn)：Clock::Clock(int NewH, int NewM, int NewS

19、){Hour= NewH;Minute= NewM;Second= NewS;}建立對象時構(gòu)造函數(shù)的作用：int main(){ Clock c (0,0,0); //隱含調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，將初始值作為實參。 c.ShowTime();},32,拷貝構(gòu)造函數(shù),拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，其形參為本類的對象引用。class 類名{ public : 類名（形參）；//構(gòu)造函數(shù)

20、 類名（類名 &對象名）；//拷貝構(gòu)造函數(shù) ...}；類名:: 類名（類名 &對象名）//拷貝構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn){ 函數(shù)體 },構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),33,例4-2 拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例,class Point{ public: Point(int xx=0,int yy=0){X=xx; Y=yy;} Point(Point& p

21、); int GetX() {return X;} int GetY() {return Y;} private: int X,Y;};,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),34,Point::Point (Point& p){ X=p.X; Y=p.Y; cout<<"拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用"<<endl;},

22、35,例4-2 拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例,當(dāng)用類的一個對象去初始化該類的另一個對象時系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)拷貝賦值。int main(){ Point A(1,2); Point B(A); //拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用 cout<<B.GetX()<<endl;},構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),36,例4-2拷貝構(gòu)造函數(shù)舉例,若函數(shù)的形參為類對象，調(diào)用函數(shù)時，實參賦值給形參，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：

23、void fun1(Point p){ cout<<p.GetX()<<endl;} int main(){ Point A(1,2); fun1(A); //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)},構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),37,拷貝構(gòu)造函數(shù)(例4-2),當(dāng)函數(shù)的返回值是類對象時，系統(tǒng)自動調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。例如：Point fun2(){ Point A(1,2); return A; //

24、調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)}int main(){ Point B; B=fun2(); },構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),38,拷貝構(gòu)造函數(shù),如果程序員沒有為類聲明拷貝初始化構(gòu)造函數(shù)，則編譯器自己生成一個拷貝構(gòu)造函數(shù)。這個構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的功能是：用作為初始值的對象的每個數(shù)據(jù)成員的值，初始化將要建立的對象的對應(yīng)數(shù)據(jù)成員。,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),39,析構(gòu)函數(shù),完成對象被刪除前的一些清理工作。在對象的生存期結(jié)束的時刻系統(tǒng)自動調(diào)用它

25、，然后再釋放此對象所屬的空間。如果程序中未聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器將自動產(chǎn)生一個默認(rèn)的析構(gòu)函數(shù)。,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),40,構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)舉例,#includeusing namespace std;class Point{ public: Point(int xx,int yy); ~Point(); //...其它函數(shù)原形 private: int X,int Y;};,構(gòu)

26、造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),41,Point::Point(int xx,int yy){ X=xx; Y=yy;}Point::~Point(){}//...其它函數(shù)的實現(xiàn)略,42,類的應(yīng)用舉例(例4-3),一圓型游泳池如圖所示，現(xiàn)在需在其周圍建一圓型過道，并在其四周圍上柵欄。柵欄價格為35元/米，過道造價為20元/平方米。過道寬度為3米，游泳池半徑由鍵盤輸入。要求編程計算并輸出過道和柵欄的造價。,43,#include

27、 using namespace std;const float PI = 3.14159;const float FencePrice = 35;const float ConcretePrice = 20;//聲明類Circle 及其數(shù)據(jù)和方法class Circle{ private: float radius; public: Circle(float r); //構(gòu)造

28、函數(shù) float Circumference() const; //圓周長 float Area() const; //圓面積};,44,// 類的實現(xiàn)// 構(gòu)造函數(shù)初始化數(shù)據(jù)成員radiusCircle::Circle(float r){radius=r}// 計算圓的周長float Circle::Circumference() const{ return 2 * PI *

29、radius;} // 計算圓的面積 float Circle::Area() const{ return PI * radius * radius;},45,void main (){ float radius; float FenceCost, ConcreteCost; // 提示用戶輸入半徑 cout>radius; // 聲明 Circle 對象 Cir

30、cle Pool(radius); Circle PoolRim(radius + 3);,46,// 計算柵欄造價并輸出 FenceCost = PoolRim.Circumference() * FencePrice; cout << "Fencing Cost is ￥" << FenceCost << endl; // 計算過道造價并輸出

31、 ConcreteCost = (PoolRim.Area() - Pool.Area())*ConcretePrice; cout << "Concrete Cost is ￥" << ConcreteCost << endl;}運行結(jié)果Enter the radius of the pool: 10Fencing Cost is ￥2858.85Concre

32、te Cost is ￥4335.39,47,組合的概念,類中的成員數(shù)據(jù)是另一個類的對象?？梢栽谝延械某橄蟮幕A(chǔ)上實現(xiàn)更復(fù)雜的抽象。,類 的 組 合,48,舉例,class Point{ private: float x,y; //點的坐標(biāo) public: Point(float h,float v); //構(gòu)造函數(shù) float GetX(void);

33、//取X坐標(biāo) float GetY(void); //取Y坐標(biāo) void Draw(void); //在(x,y)處畫點};//...函數(shù)的實現(xiàn)略,類 的 組 合,49,class Line{ private: Point p1,p2; //線段的兩個端點 public: Line(Point a,Point b)

34、; //構(gòu)造函數(shù) Void Draw(void); //畫出線段};//...函數(shù)的實現(xiàn)略,50,類組合的構(gòu)造函數(shù)設(shè)計,原則：不僅要負(fù)責(zé)對本類中的基本類型成員數(shù)據(jù)賦初值，也要對對象成員初始化。聲明形式：類名::類名(對象成員所需的形參，本類成員形參) ：對象1(參數(shù))，對象2(參數(shù))，......{ 本類初始化 },類 的 組 合,51,類組合的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用,構(gòu)造函數(shù)調(diào)用順序：先調(diào)用內(nèi)

35、嵌對象的構(gòu)造函數(shù)（按內(nèi)嵌時的聲明順序，先聲明者先構(gòu)造）。然后調(diào)用本類的構(gòu)造函數(shù)。（析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序相反）若調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（即無形參的），則內(nèi)嵌對象的初始化也將調(diào)用相應(yīng)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。,類 的 組 合,52,類的組合舉例（二）,class Part //部件類{ public: Part(); Part(int i); ~Part(); void Print

36、(); private: int val;};,類 的 組 合,53,class Whole { public: Whole(); Whole(int i,int j,int k); ~Whole(); void Print(); private: Part one; Part two; int

37、date;};,54,Whole::Whole(){ date=0;}Whole::Whole(int i,int j,int k): two(i),one(j),date(k){}//...其它函數(shù)的實現(xiàn)略,55,前向引用聲明,類應(yīng)該先聲明，后使用如果需要在某個類的聲明之前，引用該類，則應(yīng)進(jìn)行前向引用聲明。前向引用聲明只為程序引入一個標(biāo)識符，但具體聲明在其它地方。,類 的 組 合,56,前

38、向引用聲明舉例,class B; //前向引用聲明class A{ public: void f(B b);};class B{ public: void g(A a);};,類 的 組 合,57,前向引用聲明注意事項,使用前向引用聲明雖然可以解決一些問題，但它并不是萬能的。需要注意的是，盡管使用了前向引用聲明，但是在提供一個完整的類聲明之前，不能聲明該類的對象，也不能在內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)中使用該類的

39、對象。請看下面的程序段：class Fred;//前向引用聲明class Barney { Fred x;//錯誤：類Fred的聲明尚不完善 };class Fred { Barney y; };,類 的 組 合,58,前向引用聲明注意事項,class Fred;//前向引用聲明 class Barney { public: void method() { x->yabba

40、DabbaDo();//錯誤：Fred類的對象在定義之前被使用 } private: Fred* x; //正確，經(jīng)過前向引用聲明，可以聲明Fred類的對象指針 }; class Fred { public: void yabbaDabbaDo(); private: Barney* y; };,類 的 組 合,59,前向引用聲明注意事項,應(yīng)該記住：當(dāng)你使用前向引用聲明時，你只能使用被聲明的

41、符號，而不能涉及類的任何細(xì)節(jié)。,類 的 組 合,60,UML簡介,UML語言是一種可視化的的面向?qū)ο蠼ＵZ言。UML有三個基本的部分事物（Things）UML中重要的組成部分，在模型中屬于最靜態(tài)的部分，代表概念上的或物理上的元素關(guān)系（Relationships）關(guān)系把事物緊密聯(lián)系在一起圖（Diagrams）圖是很多有相互相關(guān)的事物的組,UML圖形標(biāo)識,61,UML中有4種類型的事物,結(jié)構(gòu)事物（Structural thin

42、gs）動作事物（Behavioral things）分組事物（Grouping things）注釋事物（Annotational things）,UML圖形標(biāo)識,62,UML中的關(guān)系,依賴（Dependencies） 關(guān)聯(lián)（Association） 泛化（generalization） 實現(xiàn)（realuzation）,UML圖形標(biāo)識,63,UML中的9種圖,類圖（class diagram）對象圖（class dia

43、gram）用例圖（Use case diagram）順序圖（Sequence diagram）協(xié)作圖（Collaboration diagram）狀態(tài)圖（Statechart diagram）活動圖（Activity diagram）組件圖（Compomnent diagram）實施圖（Deployment diagram）,UML圖形標(biāo)識,64,類圖,舉例：Clock類的完整表示Clock類的簡潔表示,,,UM

44、L圖形標(biāo)識,65,對象圖,,,,UML圖形標(biāo)識,66,類與對象關(guān)系的圖形標(biāo)識,依賴關(guān)系圖中的“類A”是源，“類B”是目標(biāo)，表示“類A”使用了“類B”，或稱“類A”依賴“類B”,UML圖形標(biāo)識,67,類與對象關(guān)系的圖形標(biāo)識,作用關(guān)系——關(guān)聯(lián)圖中的“重數(shù)A”決定了類B的每個對象與類A的多少個對象發(fā)生作用，同樣“重數(shù)B”決定了類A的每個對象與類B的多少個對象發(fā)生作用。,UML圖形標(biāo)識,68,類與對象關(guān)系的圖形標(biāo)識,包含關(guān)系——