c++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)可視化編程,第 四 講,主講教師：隋振　　　　　　　　　　　　　　　　學(xué)時(shí)：32,基于Visual C++6.0的面向?qū)ο缶幊?,第 3 章 C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì),本章主要內(nèi)容：類和對(duì)象類繼承多態(tài)性：虛函數(shù)，重載，模板,與傳統(tǒng)的面向過程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比，C++語(yǔ)言的最大特征是支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)OOP（Object Oriented Programming），它引入了類、繼承、多態(tài)和重載等面向?qū)ο蟮男聶C(jī)制。通

2、過本章的學(xué)習(xí)，使我們系統(tǒng)地介紹C++面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的基本方法。,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：是一種自上而下、逐步細(xì)化的模塊化程序設(shè)計(jì)方法。Wirth N的觀點(diǎn)：算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) = 程序是一種面向過程程序設(shè)計(jì)方法，即一個(gè)程序是由多個(gè)過程（在C++中為函數(shù)）模塊組成，過程之間通過函數(shù)參數(shù)和全局變量進(jìn)行相互聯(lián)系。,3.1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述,3.1.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),與非結(jié)構(gòu)化程序相比，結(jié)構(gòu)化程序在調(diào)試、可讀性和可維護(hù)性等方面都有很

3、大的改進(jìn)。代碼重用性不高：以過程為中心設(shè)計(jì)新系統(tǒng)，除了一些標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，大部分代碼都必須重新編寫。由于軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的變化，按照功能劃分設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模塊容易發(fā)生變化，使得開發(fā)出來的模塊的可維護(hù)性欠佳。面向過程模式將數(shù)據(jù)與過程分離，若對(duì)某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做了修改，所有處理數(shù)據(jù)的過程都必須重新修訂，這樣就增加了很多的編程工作量。,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：,什么是對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界是由各種各樣的事物組成，包括真實(shí)的事物和抽象的事物。例

4、如，人、動(dòng)物、汽車(真實(shí)的事物)和程序、直線(抽象的事物)等。每一類事物都有自己特定的屬性(如大小、形狀、重量等)和行為(如生長(zhǎng)、行走、轉(zhuǎn)彎、運(yùn)算等)，人們通過研究事物的屬性和行為而認(rèn)識(shí)事物。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中將這些現(xiàn)實(shí)世界中的事物稱之為對(duì)象。對(duì)象是包含現(xiàn)實(shí)世界中事物特征的抽象實(shí)體，它反映了系統(tǒng)為之保存信息和與之交互的方法。在程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以用如下公式表示： 對(duì)象 = 數(shù)據(jù) + 作用于這些數(shù)據(jù)上的操作,3.1.2 面向?qū)ο?/p>

5、程序設(shè)計(jì)方法及特征,為了描述屬性和行為相同的一類對(duì)象，引入了類（class）的概念。類是具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（屬性）和相同操作功能（行為）的對(duì)象的集合，它規(guī)定了這些對(duì)象的公共屬性和行為方法。對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例，例如，汽車是一個(gè)類，而行駛在公路上的一輛汽車則是一個(gè)對(duì)象。對(duì)象和類的關(guān)系相當(dāng)于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中變量和變量類型的關(guān)系。,什么是類：,class Time {private: int hour;// 數(shù)據(jù)成

6、員，表示小時(shí) int minute;// 數(shù)據(jù)成員，表示分鐘 int second;// 數(shù)據(jù)成員，表示秒public: void setTime(int h, int m, int s) // 成員函數(shù)，設(shè)置時(shí)間 {hour=(h>=0 && h=0 && m=0 && s<60) ? s:

7、0; } void showTime()// 成員函數(shù)，輸出時(shí)間 {cout<<hour<<':'<<minute<<':'<<second<<endl; }};,一個(gè)簡(jiǎn)單例子：,main(){ Time EndTime;// 聲明對(duì)象EndTime

8、// 設(shè)置對(duì)象EndTime的時(shí)間(屬性，數(shù)據(jù)成員) EndTime.setTime(12, 23, 36); cout<<"The time is:"; // 顯示對(duì)象EndTime的時(shí)間 EndTime.showTime();},運(yùn)行結(jié)果：The time is：12 : 23 : 36,為了支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，C++在C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)（struct）

9、數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)上引入了類這種抽象數(shù)據(jù)類型。C++面向?qū)ο缶幊虒?shí)質(zhì)上就是面向類編程，只有定義和實(shí)現(xiàn)了類，才能聲明屬于這個(gè)類的對(duì)象，才能通過對(duì)象使用定義的成員。傳統(tǒng)C程序員把編程重點(diǎn)放在函數(shù)的編寫上，而C++程序員把重點(diǎn)放在類的定義和實(shí)現(xiàn)上。,3.2 C++類,C++類將對(duì)象的屬性抽象為數(shù)據(jù)成員，將對(duì)象的行為抽象為成員函數(shù)，并對(duì)它們進(jìn)行封裝。數(shù)據(jù)成員又稱成員變量，成員函數(shù)又稱為方法。C++類在形式上類似于C語(yǔ)言中用戶自定義的結(jié)構(gòu)類型

10、，但定義類時(shí)規(guī)定了成員的訪問控制權(quán)限。對(duì)象只能訪問所屬類的公有成員，而類的私有成員只能在類的成員函數(shù)中被訪問。 C++類定義的基本形式,3.2.1 類的定義與實(shí)現(xiàn),class {private：;public：;protected：;};,C++類定義的基本形式：,類的定義由關(guān)鍵字class開始，其后為用戶定義的類名，花括號(hào)括起來的部分稱為類體。關(guān)鍵字private、publi

11、c和protected稱為訪問權(quán)限控制符，用來設(shè)置數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)的訪問屬性，其默認(rèn)值為private。private屬性表示數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的私有成員，它們只允許被本類的成員函數(shù)訪問或調(diào)用，數(shù)據(jù)成員一般定義為private屬性；,說明：,public屬性表示數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的公有成員，它們?cè)试S被本類或其它類的成員函數(shù)（通過對(duì)象）訪問或調(diào)用，是類的外部接口，成員函數(shù)一般定義為public屬性；protected屬性表示

12、數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)是類的保護(hù)成員，它們?cè)试S被本類的成員函數(shù)和派生類的成員函數(shù)訪問或調(diào)用。例：,說明：,class Time{private:// 最好不要省略private int hour;// 數(shù)據(jù)成員，表示小時(shí) int minute;// 數(shù)據(jù)成員，表示分鐘 int second;// 數(shù)據(jù)成員，表示秒public: vo

13、id setTime(int, int, int);// 成員函數(shù)，設(shè)置時(shí)間 void showTime();// 成員函數(shù)，輸出時(shí)間};,例 定義類Time（表示時(shí)間）。,私有數(shù)據(jù)成員hour、minute和second只能在類的成員函數(shù)中被訪問或賦值；,公有成員函數(shù)setTime、showTime可在外部被調(diào)用，但必須通過一個(gè)對(duì)象作為對(duì)象的成員使用。,利用C++類進(jìn)行面向?qū)ο缶幊?，定義類的成員

14、只是完成了工作的第一步，最重要的工作是實(shí)現(xiàn)定義的類。類的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是類的成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，即定義類的成員函數(shù)。成員函數(shù)的定義形式與一般函數(shù)的定義形式基本相同，但必須在成員函數(shù)名前加上類名和作用域限定符（::）。成員函數(shù)的定義也可放在類體內(nèi)(該函數(shù)聲明之處)，這時(shí)成員函數(shù)將變成內(nèi)聯(lián)函數(shù)。 例：,類的實(shí)現(xiàn)：,void Time::setTime(int h, int m, int s){ hou

15、r=(h>=0 && h=0 && m=0 && s<60) ? s:0;}void Time::showTime(){ cout<<hour<<':'<<minute<<':'<<second<<endl;},例 類Time的實(shí)現(xiàn)。,private成員

16、hour、minute和second不允許外界存取，所以為類Time增加兩個(gè)public成員函數(shù)，供外界設(shè)置或顯示private成員。,一般將類的定義放在頭文件（.h）中，類的實(shí)現(xiàn)放在源文件（.cpp）中，而main主函數(shù)可以放在另一個(gè)源文件中。在源文件中用#include編譯預(yù)處理指令包含頭文件。,C++面向?qū)ο缶幊碳s定之一：,對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例，定義并實(shí)現(xiàn)了類，就可以利用定義好的類來聲明對(duì)象，即創(chuàng)建對(duì)象。聲明對(duì)象的形式與聲明

17、普通變量類似，例如：Time t1, start ;point *pt1=&t1,利用類聲明對(duì)象：,聲明對(duì)象后，就可以通過成員運(yùn)算符“ . ”或指向運(yùn)算符“->”訪問對(duì)象的公有成員，但不能訪問對(duì)象的私有成員。 例如，公有成員函數(shù)調(diào)用：t1.setTime()；start.showTime()；pt1->setTime()； 而任何形如t1.hour、t1.

18、minute、start.second等私有成員變量的直接訪問都是非法的。,成員的訪問：,例：,main(){ Time EndTime;// 聲明對(duì)象EndTime EndTime.setTime(12, 23, 36);// 設(shè)置對(duì)象EndTime的時(shí)間 cout<<"The time is:"; EndTime.showTime();

19、// 顯示對(duì)象EndTime的時(shí)間},例 類Time的使用，聲明對(duì)象并設(shè)置對(duì)象屬性。,在定義類時(shí)不能對(duì)成員變量進(jìn)行初始化，因?yàn)闊o法確定成員變量屬于哪一個(gè)對(duì)象。成員變量一般都定義為私有屬性，也不能在聲明對(duì)象后利用賦值運(yùn)算對(duì)成員變量進(jìn)行初始化。成員變量的初始化一般是利用一個(gè)名為構(gòu)造函數(shù)的成員函數(shù)來完成。,3.2.2 構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),如何進(jìn)行成員變量的初始化？,？,構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，它是在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)（聲

20、明或new動(dòng)態(tài)創(chuàng)建）系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用的成員函數(shù)。,什么是構(gòu)造函數(shù)：,析構(gòu)函數(shù)也是一種特殊的成員函數(shù)，它是在對(duì)象生存期結(jié)束時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用的成員函數(shù)。,什么是析構(gòu)函數(shù)：,構(gòu)造函數(shù)的名稱與類名相同，析構(gòu)函數(shù)的名稱必須在類名前加上“~”符號(hào)。注意，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)不能指定任何返回值類型，包括void返回類型。,計(jì)算機(jī)可視化編程,第 五 講,主講教師：隋振　　　　　　　　　　　　　　　　學(xué)時(shí)：32,基于Visual C++6.0的面向?qū)ο缶幊?

21、,3.3 類的繼承,繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的四個(gè)基本特征之一，是程序代碼可重用性的具體體現(xiàn)。在C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，所謂類的繼承就是利用現(xiàn)有的類創(chuàng)建一個(gè)新的類。新類繼承了現(xiàn)有類的屬性和行為。為了使新類具有自己所需的功能，它可以擴(kuò)充和完善現(xiàn)有類的屬性和行為，使之更具體。微軟基礎(chǔ)類MFC就是通過類的繼承來體現(xiàn)類的可重用性和可擴(kuò)充性。,繼承,發(fā)揚(yáng),3.3.1 基類和派生類,在現(xiàn)實(shí)世界中，一類事物的對(duì)象常常也屬于另一類事物。

22、在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法中，一個(gè)類的對(duì)象也常常是另一個(gè)類的對(duì)象，即一個(gè)類具有了另一個(gè)類的屬性和方法。在定義一個(gè)類時(shí)，根據(jù)類的繼承性，我們能夠且應(yīng)盡可能地利用現(xiàn)有的類來定制新的類，而不必重新設(shè)計(jì)新的類。,1. 問題的提出,在繼承關(guān)系中，新定義的類稱為被繼承類的派生類或子類，而被繼承的類稱為新定義類的基類或父類。派生類繼承了基類的所有成員。 一個(gè)派生類也可以作為另一個(gè)派生類的基類。,2. 基類和派生類的概念,class

23、 : [] { . . . // 派生類新增加的成員聲明列表};,3. 派生類的定義,派生方式?jīng)Q定了基類的成員在派生類中的訪問權(quán)限。派生方式共有三種：public、private和protected（缺省值為private）。雖然派生類繼承了基類的所有成員，但為了不破壞基類的封裝性，無論采用哪種派生方式，基類的私有成員在派生類中都是不可見的，即不允許在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的私有成員

24、。,說明：,采用public派生，基類成員的訪問權(quán)限在派生類中保持不變，即基類所有的公有或保護(hù)成員在派生類中仍為公有或保護(hù)成員。public派生最常用。 (1) 可以在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員； (2) 可通過派生類的對(duì)象直接訪問基類的公有成員。采用private私有派生，基類所有的公有和保護(hù)成員在派生類中都成為私有成員，只允許在派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員。private派生很少使用。

25、采用protected保護(hù)派生，基類所有的公有和保護(hù)成員在派生類中都成為保護(hù)成員，只允許在派生類的成員函數(shù)和該派生類的派生類的成員函數(shù)中訪問基類的非私有成員。,三種派生方式的區(qū)別：,例 定義類Point，然后定義類Point的派生類Circle。,#include class Point// 定義基類，表示點(diǎn){private: int x; int y;public:

26、 void setPoint(int a, int b) { x=a; y=b; }; // 設(shè)置坐標(biāo) int getX() { return x; };// 取得X坐標(biāo) int getY() { return y; };// 取得Y坐標(biāo)};,,class Circle : public Point // 定義派生類，表示圓{private: int

27、 radius;public: void setRadius(int r) { radius=r; }; // 設(shè)置半徑 int getRadius() { return radius; }; // 取得半徑 int getUpperLeftX() { return getX()－radius; };// 取得外接正方形左上角的X坐標(biāo) int

28、 getUpperLeftY() { return getY() + radius; };// 取得外接正方形左上角的Y坐標(biāo)};,,派生類Circle通過public派生方式繼承了基類Point的所有成員(除私有成員外所有成員的訪問權(quán)限不變)，同時(shí)還定義了自己的成員變量和成員函數(shù)。若將類Circle的派生方式改為private或protected，則下述語(yǔ)句是非法的：c.setPoint(200, 250);,說明：,！,

29、容易混淆,無論哪種派生方式，派生類都繼承了基類的所有成員，包括私有成員。我們雖然不能在派生類Circle中直接訪問私有數(shù)據(jù)成員x和y，但可以通過繼承的公有成員函數(shù)getX()、getY()和setPoint()訪問或設(shè)置它們。,3.3.3 多重繼承,1. 單繼承和多重繼承的概念,class A,class B,class C,,,class A,class B,class C,,,每個(gè)派生類只有一個(gè)直接基類 —— 單繼

30、承,一個(gè)派生類同時(shí)從多個(gè)基類派生而來，即有多個(gè)直接基類 —— 多重繼承,3.7 Microsoft Visual C++的語(yǔ)法擴(kuò)充,經(jīng)過多年的發(fā)展，C++有很多版本，微軟公司就推出了不少C++編譯器。微軟公司最早推出的C++編譯器是Microsoft C++（1.0版到8.0版）。1993年，微軟推出了第一個(gè)可視化編譯器即Visual C++ 1.0，以后不斷推出它的新版本，2001年推出了Visual C++ 7.0。1998年，美

31、國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ANSI和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO聯(lián)合正式制定了C++國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。Visual C++編譯器除了遵循一般的C++標(biāo)準(zhǔn)，還結(jié)合自己的開發(fā)環(huán)境、工具和MFC類對(duì)C++語(yǔ)法進(jìn)行了一些擴(kuò)充。,3.7.1 Visual C++自定義數(shù)據(jù)類型,數(shù)據(jù)類型 意義FAR對(duì)應(yīng)于farNEAR對(duì)應(yīng)于nearCONST對(duì)應(yīng)于constBOOL布爾類型，值為TRUE（真）或FALSE（假）UINT32位無符

32、號(hào)整形，對(duì)應(yīng)于unsigned intBYTE8位無符號(hào)整形，對(duì)應(yīng)于unsigned charWORD16位無符號(hào)整形，對(duì)應(yīng)于unsigned short intDWORD32位無符號(hào)長(zhǎng)整形，對(duì)應(yīng)于unsigned long intSHORT短整形LONG32位長(zhǎng)整形，對(duì)應(yīng)于longLONGLONG64位長(zhǎng)整形FLOAT浮點(diǎn)型，對(duì)應(yīng)于floatCHARWindows字符VOID

33、任意類型,,LPCSTR32位字符串指針，指向一個(gè)常數(shù)字符串LPSTR32位字符串指針LPVOID32位指針，指向一個(gè)未定義類型的數(shù)據(jù)LPARAM32位消息參數(shù)，作為窗口函數(shù)或回調(diào)函數(shù)的參數(shù)LPRESULT32位數(shù)值，作為窗口函數(shù)或回調(diào)函數(shù)的返回值LPCRECT32位指針，指向一個(gè)RECT結(jié)構(gòu)的常量PROC指向回調(diào)函數(shù)的指針WNDPROC32位指針，指向一個(gè)窗口函數(shù)WPARAM16位或3

34、2位數(shù)值，作為窗口函數(shù)或回調(diào)函數(shù)的參數(shù)HANDLE對(duì)象句柄，其它還有HPEN、HWND、HCURSOR、HDC等CONST常量COLORREF32位數(shù)值，代表一個(gè)顏色值,3.7.3 MFC,MFC是一個(gè)編程框架 MFC (Microsoft Foundation Class Library)中的各種類結(jié)合起來構(gòu)成了一個(gè)應(yīng)用程序框架，它的目的就是讓程序員在此基礎(chǔ)上來建立Windows下的應(yīng)用程序，使程序設(shè)計(jì)更

35、加簡(jiǎn)單。MFC框架定義了應(yīng)用程序的輪廓，并提供了用戶接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法，程序員所要做的就是通過預(yù)定義的接口把具體應(yīng)用程序特有的東西填入這個(gè)輪廓。Microsoft Visual C++提供了相應(yīng)的工具來完成這個(gè)工作：AppWizard可以用來生成初步的框架文件（代碼和資源等）；資源編輯器用于幫助直觀地設(shè)計(jì)用戶接口；ClassWizard用來協(xié)助添加代碼到框架文件；最后，編譯，則通過類庫(kù)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序特定的邏輯。,3.7.3 MFC

36、(Hierarchy Chart),3.7.4 編程規(guī)范,為了閱讀理解源程序，Visual C++源程序中變量的取名一般采用匈牙利表示法則。該法則要求每一個(gè)變量名都有一個(gè)前綴，用于表示變量的類型，后面是代表變量含義的一串字符。例如：前綴n表示整形變量，前綴sz表示以0結(jié)束的字符串變量，前綴lp表示指針變量。這些前綴還可以組合起來使用。前綴一般是小寫字母，前綴后的第一個(gè)字符要大寫。如：nWidth表示一個(gè)整形變量，lpszMyname

37、表示一個(gè)字符串的指針。在給類和成員變量取名時(shí)也使用特定的前綴，如CView是一個(gè)類（視圖類），m_xStart是一個(gè)類的整形成員變量（起點(diǎn)的X坐標(biāo)）。,,Visual C++中的前綴及說明,前綴 表示的類型例 子a數(shù)組變量aScore[50]b布爾變量bFlag，bIsEndc字符變量cSexn，i整形變量nWidth，iNumx、y無符號(hào)整形變量（X、Y坐標(biāo)）xSt

38、art，yPoss字符串變量（不常使用）sMyNamesz以0結(jié)束的字符串變量szMyNamep指針變量pszString，pMyDlglp長(zhǎng)指針變量lpszMynameh句柄hWnd，hPen，hDlgfn函數(shù)FnCallBack()m_類的成員變量m_xStartC類和結(jié)構(gòu) CDialog，CView，CMysdiApp，CRuntimeClass