一章类与对象.ppt

C+语言程序设计,工程技术学院电计系 蒋志平,二0一二年三月,第3章 类与对象,本章主要介绍类与对象。类（class）是面向对象程序设计的核心，是实现数据封装和信息隐藏的工具，是继承和多态的基础。本章是全书的基础与重点，也是学习面向对象程序设计技术的基础。,3.1 结构与类,1、C对C结构的扩展最初的C+称为“带类的C”，它扩展了C语言结构的功能，结构不仅可以包含数据，而且还可以包含操作这些数据的函数。【例3-1】一个包含了数据和数据操作函数的复数结构。/Eg3-1.cppstruct Complexdouble r;double i;void init(double rr,double ii)r=rr;i=ii;double real()return r;double image()return i;,1、引入类的原因解除struct的不安全性（struct成员的默认访问权限是public)区别于struct2、类的定义形式class 类名public:公有成员说明；protected:保护成员说明；private:私有成员说明；;,3.1.3 class,【例3-2】用class定义的复数类Complex。/Eg3-2.cpp#include class Complexprivate:double r;double i;public:void init(double rr,double ii)r=rr;i=ii;double real()return r;double image()return i;,3.1.3 class,void main()Complex a;a.init(2,3);couta.real()+“a.image()i“endl;a.r=6;/错误，a.i=3.2;/错误,4、关于class的说明 类声明中的访问限定符private、public、protected没有先后次序之分 在一个类中，访问限定符private、public、protected的出现次数没有限制 数据成员和成员函数都可以设置为public、private或protected属性。出于信息隐藏的目的，常将数据成员设置为private权限，将需要让类的外部函数（非本类定义的函数）访问的成员函数设置为public权限。,3.1.3 class,数据成员可以是任何数据类型，如整型、浮点型、字符型、数组、指针、引用等，也可以是另外一个类的对象或指向对象的指针，还可以是指向自身类的指针或引用，但不能是自身类的对象。例如：class A;class Bprivate:int a;A obja1;/正确A*obja2;/正确B*objb,3.1.3 class,在声明（或定义）类时，不能为数据成员赋初值。例如：class Aprivate:int a=0;/错误int b3=1,2,3;/错误public:;,3.1.3 class,类和结构的区别类定义种默认情况下的成员是private;结构定义种默认情况下的成员是public;,struct complexdouble real;double image;public:double realcomplex();double imagecomplex();double abscomplex();,class complexdouble real;double image;public:double realcomplex();double imagecomplex();double abscomplex();,public,private,3.1.3 class,1、成员函数(方法)的定义（1）在类声明中定义（内置函数）（2）在类声明以外定义返回类型 类名:成员函数名称(参数表)函数体,3.2 成员函数,2、定义成员函数的案例class Dateint day,month,year;public:void init(int,int,int);int getDay();int getYear()return year;int Date:getDay()return day;void Date:init(int d,int m,int y)day=d;month=m;year=y;,3.2 成员函数,3、常量成员函数在C+中，为了禁止成员函数修改数据成员的值，可以将它设置为常量成员函数。形式如下：class x T f()const;,3.2 成员函数,常量成员函数举例class Employee char*name;double salary;public:void init(const char*Name,const double y);double getSalary()const;/常量函数，不能通过它修改name和salary;说明：只有类的成员函数才能定义为常量函数，普通函数不能定义为常量函数。,3.2 成员函数,3.3 类与封装,案例：clock类的封装,3.3 类与封装,封装的意义封装使类成为一个具有内部数据的自我隐藏能力、功能独立的软件模块。用private把不想让其他程序访问的数据或函数设置为私有成员，就可以禁止其他程序对这些数据的随意修改；用public设置一些公有成员，让本类之外的其他函数能够通过这些公有成员，按照类允许的方法访问类的私有数据，就能够实现数据保护的目的,一般C+类的文件组织形式一个类组织在两个文件中文件名与类名相同类的声明文件以.hpp或.h为后缀类成员函数的定义常放在与类同名的.cpp文件中比如：Complex.hComplex.cpp引用其他类用#include指令包含类的声明比如：#include“complex.h”,3.3 类与封装,student.cpp,Program.exe,student.obj,student.h,Other1.cpp,Other1.obj,Other2.cpp,Other2.obj,#include,compile,link,5、应用C+类的文件组织形式,3.3 类与封装,1、对象与类的关系类和对象class：数据类型object：类型的实例类型和实例typeinstance,3.4 对象,2、对象的定义类名 对象1，对象2；例如：Clock myClock,yourClock;,3.4 对象,3、对象的引用对象名.数据成员名对象名.成员函数名（实参表）myClock.setHour(12);myClock.dispTime();Clock*pClock;pClock=new Clock;pClock-setHour(10);pClock-dispTime();,3.4 对象,4、对象赋值对象名1对象名2；Clock*pa,*pb,aClock,bClock;bClock=aClock;pa=new Clock;pb=pa;,1、两个对象必须类型相同2、进行数据成员的值拷贝，赋值之后，两不相干3、若对象有指针数据成员，赋值可能产生问题,3.4 对象,3.5 构造函数与析构函数,构造函数与析构函数是两个极其特殊的函数，它们由系统自动执行，在程序中不可显示地调用它们。理解这两个函数对学好面向对象程序设计技术是大有帮助的。构造函数的主要作用是用于建立对象时对对象的数据成员进行初始化；而析构函数主要用于对象生命期结束时回收对象。,3.5.1 构造函数,1、构造函数的概念构造函数（constructor）是与类同名的特殊成员函数，主要用来初始化对象的数据成员。其在类中的定义形式如下：class X X()；,3.5.1 构造函数,2、构造函数的特点构造函数与类同名。构造函数没有返回类型。构造函数可以被重载。构造函数由系统自动调用，不允许在程序中显式调用。引用构造函数的原因自动完成数据成员初始化，减少出错几率,3、构造函数的调用只能在定义对象时，由系统自动调用！调用形式：类名 对象名（参数表）；系统将根据参数表调用某个构造函数若无参数表将调用缺省构造函数。不允许程序员在程序中显示调用构造函数的名称，任何时候都不允许！,3.5.1 构造函数,3.5.1 构造函数,【例3-4】一个桌子类的构造函数。/Eg3-4.cpp#include using namespace std;class Deskpublic:Desk(int,int,int,int);/构造函数声明 void setWeight(int w)weight=w;private:int weight,length,width,high;Desk:Desk(int ww,int l,int w,int h)/构造函数定义 weight=ww;high=l;width=w;length=h;coutcall constructor!endl;void main()Desk d1(2,3,3,5);,3.5.1 构造函数,4、使用构函数函数应注意的问题 构造函数不能有返回类型，即使void也不行。构造函数由系统自动调用，不能在程序中显式调用构造函数。构造函数的调用时机是定义对象之后的第一时间，即构造函数是对象的第一个被调用函数。定义对象数组或用new创建动态对象时，也要调用构造函数。但定义数组对象时，必须有不需要参数的构造函数 构造函数通常应定义为公有成员。,1、析构函数的概念析构函数（destructor）是与类同名的另一个特殊成员函数，作用与构造函数相反，用于在对象生存期结束时，完成对象的清理工作。2、定义语法class XX();3、析构函数特点函数名为加类名无参数无返回值不能重载：每个类仅有一个析构函数,3.5.2 析构函数,4、析构函数调用时机对象生命期结束时自动调用自动/局部对象：定义的语句块结束处全局对象：程序结束时静态对象：程序结束时,3.5.2 析构函数,【例3-5】析构函数和构造函数的应用。/Eg3-5.cpp#include using namespace std;class Aprivate:int i;public:A(int x)i=x;coutconstructor:iendl;A()coutdestructor:iendl;void main()A a1(1);A a2(2);A a3(3);A a4(4);,3.5.2 析构函数,5、使用析构说明 若有多个对象同时结束生存期，C+将按照与调用构造函数相反的次序调用析构函数。每个类都应该有一个析构函数，如果没有显式定义析构函数。C+将产生一个最小化的默认析构函数。构造函数和析构函数都可以是inline函数 在通常情况下，析构函数与构造函数都应该被设置为类的公有成员。,3.5.2 析构函数,3.5.2 析构函数,【例3-6】用析构函数释放构造函数分配的自由存储空间。#include using namespace std;class Bprivate:int*a;char*pc;public:B(int x)a=new int10;pc=new char;B()delete a;delete pc;void main()B x(1);,3.5.2 无参构造函数,无参数构造函数指在定义对象时，不需要提供参数的构造函数。在一些情况下,如定义数组,必须使用无参构造函数，因此需要引起重视。,3.5.2 无参构造函数,1、系统默认构造函数C+规定，每个类必须有构造函数，如果一个类没有定义任何构造函数，在需要时编译器将会为它生成一个默认构造函数。class X X()/系统默认构造函数类似于此 在用默认构造函数创建对象时，如果创建的是全局对象或静态对象，则对象所有数据成员初始化为0；如果创建的是局部对象，即不进行对象数据成员的初始化。,3.5.2 无参构造函数,【例3-7】point类的默认构造函数。/Eg3-7.cpp#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;public:void setpoint(int a,int b)x=a;y=b;int getx()return x;int gety()return y;point p1;/定义全局对象void main()static point p2;/定义静态局部对象 point p3;/定义局部对象 coutp1:p1.getx(),p1.gety()endl;coutp2:p2.getx(),p2.gety()endl;coutp3:p3.getx(),p3.gety()endl;,说明：在类没有定义任何构造函数时，系统才会产生默认构造函数。一旦定义了任何形式的构造函数，系统就不再产生默认构造函数。【例3-8】未定义无参构造函数引发的错误。#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;public:point(int a,int b)x=a;y=b;/;point p1;void main()static point p2;point p3,*p4,a10;p4=new point;,2、重定义无参数构造函数系统生成的默认无参数构造函数，并未对对象的数据成员作什么实际的初始化工作。C+允许显式定义无参数的构造函数，这样就能通过它为对象的数据成员提供初始值。有时为了让类能够正常工作，必须显示提供无参构造函数，如例3-8。,3.5.2 无参构造函数,注意在class没有定义任何构造函数时，系统可能动会产生缺省无参构造函数。一旦定义了任意的构造函数。系统就不会产生缺省的无参构造函数,3.5.2 无参构造函数,【例3-9】定义Point类的无参数构造函数，将point对象的数据成员初始化为0。#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;public:point(int a,int b)x=a;y=b;int getx()return x;int gety()return y;point()x=0;y=0;/显式定义无参构造函数;point p1(1,1);/调用构造函数point(int,int)void main()static point p2;/调用构造函数point()point p3,a10;/调用构造函数point()point*p4;p4=new point;/调用构造函数point()coutgetx()gety()endl;,3.5.2 定义缺省参数构造函数,在数据成员的取值比较固定时，可以通过为构造函数参数提供缺省参数初始化它们。【例3-10】定义point类的缺省参数构造函数。/Eg3-10.cpp#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;public:point(int a=0,int b=0)x=a;y=b;/缺省参数构造函数 int getx()return x;int gety()return y;,构造函数可以重载。与普通函数的重载一样，重载的构造函数必须具有不同的函数原型【例3-12】有一日期类，重载其构造函数。class Tdatepublic:Tdate();Tdate(int d);Tdate(int m,int d);Tdate(int m,int d,int y);/其他公共成员protected:int month;int day;int year;,3.5.3 重载构造函数,Tdate:Tdate()month=4;day=15;year=1995;cout month/day/year endl;Tdate:Tdate(int d)month=4;day=d;year=1996;cout month/day/year endl;Tdate:Tdate(int m,int d)month=m;day=d;year=1997;cout month/day/year endl;Tdate:Tdate(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;cout month/day/year endl;,3.5.3 重载构造函数,void main()Tdate aday;Tdate bday(10);Tdate cday(2,12);Tdate dday(1,2,1998);,3.5.3 重载构造函数,3.5.4 拷贝构造函数,1、什么是拷贝构造函数拷贝构造函数是一个特殊的构造函数，用于根据已存在的对象初始化一个建新对象。它的形式如下：class Xpublic:X(const X/拷贝构造函数的常见原型,3.5.4 拷贝构造函数,2、默认拷贝构造函数如果没有定义类的拷贝构造函数，在需要的时候，C+将产生一个具有最小功能的默认拷贝构造函数，类似于下面的形式：X:X(const X&)默认拷贝构造函数以成员按位拷贝（bit-by-bit）的方式实现成员的复制。当一个类有指针类型的数据成员时，默认拷贝构造函数常会产生指针悬挂问题。,3.5.4 拷贝构造函数,【例3-13】默认拷贝构造函数引起的指针悬挂问题。/Eg3-13.cpp#include#includeusing namespace std;class Personprivate:char*name;int age;public:Person(char*Name,int Age);Person();void setAge(int x)age=x;void print();,Person:Person(char*Name,int Age)name=new charstrlen(Name)+1;strcpy(name,Name);age=Age;coutconstructor.endl;Person:Person()coutdestructor.ageendl;delete name;void Person:print()coutname t The Address of name:nameendl;void main()Person p1(张勇,21);Person p2=p1;/调用默认拷贝构造函数 p1.setAge(1);p2.setAge(2);p1.print();p2.print();,3.5.4 拷贝构造函数,Person p2=p1 调用默认拷贝构造函数，用p1构造p2对象。,当p2结束生命期被析构时，p1的name成员就指向了被p2的delete的存储区域，产生指针悬挂问题,3.5.4 拷贝构造函数,3定义拷贝构造函数解决上述问题的方法是为类提供拷贝构造函数【例3-14】为例3-13的Person定义拷贝构造函数。/Eg3-14.cppclass Personpublic:Person(const Person,3.5.4 拷贝构造函数,4拷贝构造函数说明（1）拷贝构造函数与一般构造函数相同，与类同名，没有返回类型，可以重载。（2）拷贝构造函数的参数常常是const类型的本类对象的引用。（3）在多数情况下，默认拷贝构造函数能够完成对象的复制创建工作，但当类具有指针类型的数据成员时，默认拷贝构造函数就可能产生指针悬挂问题，需要提供显式的拷贝构造函数。（4）对拷贝构造函数的调用常在类的外部进行，应该将它指定为类的公有成员。,3.5.4 拷贝构造函数,（5）调用拷贝构造函数的时机是用已存在的对象初始化同类的新对象。至少以下3种情况会导致拷贝构造函数的调用。class X;X obj1;X obj2=obj1;/情况1：调用拷贝构造函数X obj3(obj1);/情况2：调用拷贝构造函数f(X o);/情况3：以对象作函数参数时，调用拷贝构造函数,3.6 构造函数与初始化列表,1、什么是初始化列表成员初始化列表类似于下面的形式构造函数名(参数表)：成员1(初始值),成员2(初始值),介于参数表后面的“：”与函数体之间的内容就是成员初始化列表。其含义是将括号中的初始值参数的值赋给该括号前面的成员。,3.6 构造函数与初始化列表,【例3-15】用初始化列表初始化Tdate的month和day成员。/Eg3-15.cpp#include using namespace std;class Tdatepublic:Tdate(int m,int d,int y);/其他公共成员protected:int month,day,year;Tdate:Tdate(int m,int d,int y):month(m),day(d)year=y;cout month/day/year endl;void main()Tdate bday2(10,1,2003);,3.6 构造函数与初始化列表,2、使用构造函数初始化列表的注意 构造函数初始化列表中的成员初始化次序与它们在类中的声明次序相同，与初始列表中的次序无关。尽管三个构造函数初始化列表中的month、day和year的次序不同，但它们都是按照monthdayyear的次序初始化的，这个次序是其在Tdate中的声明次序。,3.6 构造函数与初始化列表,构造函数初始化列表先于构造函数体中的语句执行。常量成员，引用成员，类对象成员，派生类构造函数对基类构造函数的调用必须采用初始化列表进行初始化,【例3-17】常量和引用成员的初始化。class Xprivate:const int ic;int,3.6 构造函数与初始化列表,3.7 静态成员,常规成员每个对象拥有独立的数据成员拷贝不能在对象之外存在静态数据成员static data member被类的所有成员所共享与类关联，而不与特定的对象关联即便类没有任何对象时，就已经存在生命期与程序相同,3.7.1 静态数据成员,1静态数据成员的声明class Xstatic 类型 静态成员名;2静态数据成员的定义有以下两种定义形式：类型 类名:静态成员名;类型 类名:静态成员名=初始值;注意：在类外定义静态数据成员时，不能加上static限定词；在定义静态数据成员时可以指定它的初始值（第2种定义形式），若定义时没有指定初值，系统默认其初值为0。,3.7.1 静态数据成员,3静态数据成员的访问静态成员属于整个类，两种方式访问。通过类名访问（这种访问方式是非静态成员不具有的）：类名:静态成员名;通过对象访问：对象名.静态成员名;,【例3-18】设计一个银行类，该类对象是一个个银行账户，统计该类对象的个数。/Eg3-18.cpp#include using namespace std;class Accountpublic:Account(char*Name,char*Psw);Account()number+;Account()number-;int getNumber()return number;private:char name10;char psw6;static int number;/保存对象个数;Account:Account(char*Name,char*Psw)strcpy(name,Name);strcpy(psw,Psw);number+;,int Account:number;/定义void main()Account za(tom,123456);coutza.getNumber(),;Account a3;coutza.getNumber(),;Account x,y;coutza.getNumber(),;coutza.getNumber()endl;,Account:number,每个对象有自已的name和psw，但number为所有对象共有,a,3.7.2 静态成员函数,1、概念在类成员函数的原型前面加上static就将它定义成了静态成员函数。静态成员函数是属于整个类的，它只能访问属于类的静态成员（包括静态数据成员和静态成员函数），不能访问非静态成员（包括非静态的数据成员和成员函数）。2、静态成员函数有两种调用方式类名:静态成员函数名（参数表）;对象名.静态成员函数名（参数表）;,3.7.2 静态成员函数,说明：同普通成员函数一样，静态成员函数也可以在类内或类外定义，还可以定义成内联函数；静态函数只能访问静态成员（包括静态的数据成员和成员函数），不能访问非静态成员。在类外定义静态成员函数时，不能加上static限定词。静态成员函数可以在定义类的任何对象之前被调用，非静态成员只有在定义对象后，通过对象才能访问。,3.8 this 指针,1、关于this指针 this是成员函数中，指向调用该函数的对象自身（即成员函数所属的类对象的首地址）的隐含指针2、访问this指针X:f()this-member,使用this指针区分二义性class Xint i;f(int i)this-i=i;,使用this指针返回调用对象class XX,3.8 this 指针,4、this指针的两种常见应用,3.9 类对象成员,1、类对象成员的基本知识类的数据成员一般都是基本数据类型，但也可以是结构、联合、枚举之类的自定义数据类型，还可以是其他类的对象。如果用其他类的对象作为类的成员，则称之为对象成员。类对象作成员的形式如下：class X类名1 成员名1;类名2 成员名2;类名n 成员名n；;,2、对象数据成员初始化【例3-22】对象成员的初始化。class StudentIDpublic:StudentID(int id=0)value=id;cout Assigning student id valueendl;StudentID()cout Destructing id value endl;protected:int value;,3.9 类对象成员,class Studentpublic:Student(char*pName=no name,int ssID=0):id(ssID)cout Constructing student pName endl;strncpy(name,pName,sizeof(name);namesizeof(name)-1=n;protected:char name20;StudentID id;void main()Student s(Randy,9818);,运行结果是：Assigning student id 9818Constructing student RandyDestructing id 9818这个结果是我们需要的！,【例3-23】类成员的构造次序。/Eg3-23.cp#include using namespace std;class A int a;public:A(int i)a=i;coutconstructing A:aendl;class B int b;public:B(int i)b=i;coutconstructing B:bendl;class C A a1,a2;B b1,b2;public:C(int i1,int i2,int i3,int i4):b1(i1),a1(i2),b2(i3),a2(i4);void main()C x(1,2,3,4);,3.10 对象数组和对象指针,类实际是一种自定义数据类型，可以用它来定义各种不同的变量（即对象）。对象数组就是用类定义的数组，它的每个元素都是对象。也可以定义对象的指针，用指针指向类对象。对象指针与结构指针的访问方法相同，即用：(*指针).两种操作符访问其所指对象的成员。,【例3-24】对象数组和对象指针的应用。/Eg3-24.cpp#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;public:point()x=1;y=1;point(int a=10,int b=10)x=a;y=b;int getx()return x;int gety()return y;,void main()point p1(3,3);/定义单个对象 point p3;/定义对象数组 point*pt;/定义对象指针/point p2;/产生二义性 for(int i=0;ix:getx()x:getx()x:getx()endl;coutPoint(*pt).x:(*pt).getx()endl;,3.11 向函数传递对象,对象可以作为参数传递给函数，其方法与传递其他类型的数据相同：值传递（对象的一个拷贝）地址传递引用传递,【例3-25】按传值、传引用、传指针的方式向函数传递参数对象。/Eg3-25.cpp#include using namespace std;class MyClass int val;public:MyClass(int i)val=i;int getval()return val;void setval(int i)val=i;void display(MyClass ob)coutsetval(100);,3.11 向函数传递对象,void main()MyClass a(10);coutValue of a before calling change-;display(a);change1(a);coutValue of a after calling change1()-;display(a);change2(a);coutValue of a after calling change2()-;display(a);change3(,分析输出结果,3.13 友元,1、友元函数一个类的友元函数能够直接访问该类所有成员，包括public、protected、private类型的成员。友元函数的定义形式如下：class X friend T f();/声明f为X类的友元函数;T f()/友元不是类成员函数，定义时不能用“X:f”限定函数名,3.13 友元,【例3-27】利用友元函数计算两点之间的距离。/Eg3-27.cpp#include#include using namespace std;class pointprivate:int x,y;friend int dist1(point p1,point p2);/声明dist1为point类的友元public:point(int a=10,int b=10)x=a;y=b;int getx()return x;int gety()return y;,3.13 友元,int dist1(point p1,point p2)double x=(p2.x-p1.x);/友元可以直接访问对象的私有成员 double y=(p2.y-p1.y);return sqrt(x*x+y*y);int dist2(point p1,point p2)/dist2是普通函数 double x=p2.getx()-p1.getx();/普通函数只能访问对象的公有成员 double y=p2.gety()-p1.gety();return sqrt(x*x+y*y);void main()point p1(2,5),p2(4,20);coutdist1(p1,p2)endl;coutdist2(p1,p2)endl;,3.13 友元,2、友元类一个类可以是另一个类的友元，友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数，能够直接访问另一个类的所有成员（包括public、private和protected）。【例3-28】通过友元类的成员函数直接访问对象的私有成员。/Eg3-28.cpp#include using namespace std;class Aprivate:int x,y;public:A(int i,int j)x=i;y=j;int getX()return x;int getY()return y;friend class B;/声明类B是类A的友元类;,3.13 友元,class Bprivate:int z;public:int add(A a)return a.x+a.y+z;/A类对象作参数 int mul(A a)return a.x*a.y*z;/A类对象作参数 B(int i=0)z=i;void main()A a(2,3);B b(4);coutb.add(a)endl;/输出9 coutb.mul(a)endl;/输出24,本章结束,