《面向对象技术与c》网上直播课件.ppt

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1、华东师大网络学院计算机专业,面向对象技术及C+网上直播（1）,基本要求,课程性质与目的,课程性质 面向对象技术及C+课程是计算机科学与应用专业的一门基础专业课程，C+是一种高级程序设计语言，主要体现面向对象程序设计的特色。课程设置目的 该课程主要介绍应用C+语言进行程序设计的基本原理与基本方法，通过课程学习和上机实习，培养学员使用C+语言进行程序设计的能力和实际系统开发的能力，为其它课程的学习和从事应用开发工作打下坚实基础，特别为进行面向对象的系统开发和窗口程序设计打下基础。,教学内容与要求,第1章 把C+看作更好的C 第2章 类和数据抽象（I）第3章 类和数据抽象（II）第4章 运算符重载

2、第5章 继承 第6章 虚函数和多态性第7章 C+输入/输出流 教学要求分为：识记，理解，熟练应用,教材,1.教材C+程序设计教程中译本（美）H.M.Deitel,P.J.Deitel著，机械工业出版社，2000年6月第1版，ISBN 7-111-07951-5/TP.14322.上机环境 Microsoft Visual C+(VS2008)Microsoft Corporation,参考资料,lC+How to Program(5th Edition)by H.M Deitel,P.J Deitel.Prentice Hall,Inc.2006.ISBN 0130384747lThe C+P

3、rogramming Language(Special Edition)by Bjarne Stroustrup.Addison-Wesley,Reading,Mass.2000.ISBN 0-201-70073-5,课程重点,面向对象的主要特点,抽象性封装性继承性多态性 本课程的关键是要掌握这四个特性 在C+语言中的具体应用。,抽象性,数据类型的使用和数据类型的定义相互独立。即：数据类型的使用不应依赖于数据类型的实现。,抽象性,抽象数据类型（ADT）数据类型的取值范围（域）数据类型所允许的操作类的接口（类的说明）数据类型的具体数据表示方法的选择 类成员函数和非成员函数的原型设计类的实现 类成

4、员函数和非成员函数的定义,封装性,数据类型的定义是一个相对独立的自包含实体。数据类型的使用者只能通过数据类型的使用界面来使用数据类型。,封装性,类的成员保护属性 private 内部数据和内部函数的属性 public 接口（类的使用界面）protected 给派生类访问的属性,继承性,新的数据类型不一定需要每次都从头开始定义，有时可以通过对已有数据类型进行扩充来实现。,继承性,基类和派生类 从基类定义出派生类 基类指针和派生类指针之间的关系 派生类的构造函数向基类的构造函数提供参数,多态性,在同一个操作命令发送给不同数据类型的几个对象时，这些不同类型的对象会进行不同的操作。即：每一种对象根据自

5、己的类型作出不同的响应。,多态性,虚函数动态联编广义的多态性：动态多态性+静态多态性 虚函数 动态多态性 函数名的重载 静态多态性 运算符的重载 静态多态性,另一重要内容 模板,模板不属于面向对象思想的范畴。模板是作用于不同数据类型基础上的一类函数或数据类型的统一定义。称为泛型程序设计。,模板,函数模板类模板 模板是软件重用的一种重要形式。,课程主线,学习本课程应紧紧抓除面向对象和模板这两大主线。加强上机实践是学好本课程的根本保证。不进行较长时间的上机实践是不可能真正掌握本课程内容的！,各章重点,第1章 把C+看作更好的C 重点,熟悉C+语言相对于C语言的增强功能；认识C语言是学习C+语言的基

6、础。学习本章内容，应注意与C语言进行比较，理解“C+语言是更好的C语言”的观点，C+语言是如何加强数据类型安全性检查的，理解新增功能设置的目的。,第2章 类和数据抽象（一）重点,理解封装和数据隐藏的软件工程概念；理解数据抽象和抽象数据类型（ADT）的表示方法；学会建立C+的抽象数据类型（类）；理解怎样建立、使用和销毁类对象；能够控制对类的数据成员和成员函数的访问；认识面向对象方法的价值。学习本章内容，应注意认识数据抽象的本质和面向对象方法的优点，熟练掌握类说明和类实现的编程方法，树立采用面向对象的思想和方法进行程序设计的观点。,第3章 类和数据抽象（二）重点,能够动态地建立和销毁类对象；能够指

7、定const对象和const成员函数；理解友元函数和友元类的用途；理解怎样使用静态数据成员和静态成员函数；理解this指针的用法；能够建立和使用模板类及定义模板函数。学习本章内容，应注意结合上一章所介绍的内容，通过一些示例充分认识数据抽象和抽象数据类型的本质，进一步熟练掌握类说明和类实现的各种编程机制，采用面向对象的思想和方法进行程序设计。,第4章 运算符重载重点,理解怎样重定义与新类型一起使用的运算符；理解怎样把一个类的对象转换为另一个类的对象（即：用户定义的类型转换）；把握重载运算符的时机；学习利用了重载运算符的的几个类的例子。学习本章内容，应注意将类的运算符定义与基本类型的运算符进行比较

8、，选择合适的运算符和合适的定义方式进行编程，理解运算符本质上是一种函数的观念。认识类型转换的必要性，注意正确定义类型转换的语意。,第5章 继承重点,能通过继承现有类的方法建立新类；理解继承是如何提高软件可重用性的；理解基类和派生类的概念；能够用继承方法从基类派生出新类。学习本章内容，应注意以软件的可重用性这一观点来进行思考。注意派生类对象所包含的类成员及其这些成员的可访问性之间的区别。,第6章 虚函数和多态性重点,理解多态性的概念；理解怎样声明和使用实现多态性的虚函数；理解抽象类和具体类的区别；学会怎样声明建立抽象类的纯虚函数；认识多态性是如何扩展和维护应用软件系统的。本章内容是面向对象程序设

9、计概念的核心内容，注意理解以虚函数为手段实现动态联编的实现原理以及多态性在软件工程中的重要作用。,第7章 C+输入/输出流重点,理解怎样使用C+面向对象的输入/输出流；能够以格式化形式输入和输出；理解输入/输出流类的层次结构；理解怎样输入/输出用户自定义类型的对象；能够建立用户自定义的流操纵算子；能够判断输入/输出操作的成功或失败。本章较详细地介绍C+中输入/输出的有关内容，要理解大多数编译系统提供的流类库的基本功能，注意输入和输出两种流的区别和联系，标准设备和文件输入/输出的统一处理，基本数据类型和自定义类型的输入/输出的区别和联系等。,课间休息,例题讲解,例题,建立一个表示数组的类。,建立

10、数组类型的目的,为何要建立“数组”类型？C/C+语言的内部数组定义和使用方法存在一些较大的缺陷。,内部数组的缺陷,数组是在实际编程工作中使用十分广泛的一种数据类型。通过C或C+语言，我们可以定义数组这种扩展的数据类型，数组实际上是一个指针。例如：char v100;v0=A;cout v99;,内部数组的缺陷,如果程序员小心使用的话，用数组本身所支持的操作能力来操作数组是可以接受的。但是程序员不注意数组下标范围的话，数组的使用会造成很大的问题，即：下标超出范围，有时会造成程序崩溃。例如：char v100;v-1=A;cout v100;,内部数组的缺陷,另外，数组定义时首先需要确定数组的大小

11、，即：定义数组时的数组大小必须是一个常量，这样做有时会发现后面使用时元素个数不足，有时会发现存贮空间白白浪费掉了。例如：int arrSize;cin arrSize;char varrSize;,内部数组的缺陷,当把一个数组传递给一个能处理任意大小数组的通用函数时，数组的大小也必须作为一个额外参数传递给函数，这给函数调用者增加了不该有的负担。例如：void f(char a,int arrSize);char v100;f(v,100);,内部数组的缺陷,还有，数组内部没有提供一些更好的操作方法，如：数组赋值、数组比较、数组整体的输入和输出等操作功能。例如：char v1100,v2100;

12、v1=v2;if(v1=v2).cin v1;cout v2;,C+的解决方案,在C+语言中，语言内部没有提供能克服前述问题的标准数据类型。因此，程序员需要自己定义用来加工数组的数组抽象数据类型（ADT Abstract Data Type）。,设计方法,因为数组是一种定制的、非标准的数据类型，有些C+编译器本身没有这种数据类型，所以需要程序员自己去建立这种数据类型，以扩充和丰富以后可以使用的数据类型。,设计方法,对于这种扩充的数据类型，我们在设计时，只需要考虑其对于用户来说应该达到的功能，不需要考虑后面实现的方法。设计的目标是使这种新的数据类型可以像内部标准数据类型一样方便使用，从而使得这种

13、新的数据类型不仅可供程序员自己使用，而且也可以供开发小组和其他团体使用。,设计方法,抽象数据类型的设计方法主要是设计两方面的内容：数据类型的取值范围（或称为域Domain）和允许对数据的操作(Operation)。数组的取值范围考虑的因素是：元素类型、元素个数和元素顺序。,设计方法,从理论上讲，元素类型可以是任意一种数据类型，但实际上C+语言直接用类实现时必须确定元素类型，如果要能使用任意一种数据类型的话，必须用类模板来实现。这里，我们限制元素类型为int。即：设计一个“整数数组”类型。,设计方法,数组的元素个数应该是没有限制的（除非受到系统软硬件资源的制约），通常可以设计为1个以上的元素，具

14、体大小应该允许用户在使用时根据其自身应用的需要动态确定。很显然，数组元素是具有前后顺序的。,设计方法,在确定取值范围之后，确定允许的操作。允许的操作应根据使用数组时的实际需要加以确定，包括克服内部数组使用时出现问题的一些功能，如：数组下标检查；增加使用灵活性的一些功能，如：动态确定数组大小；方便数组使用的一些功能，如：数组整体复制。,设计方法,根据前述设计原则，可以设计出如下的ADT描述的数据类型：ADT名称：Array域：不同元素个数的有不同元素值的各种组合。操作：l 下标范围检查l 任意范围的下标表示l 数组复制l 数组比较l 数组整体输入和输出,实现方法,在C+语言中，抽象数据类型是用类

15、来实现的。,实现方法,实现时，首先需要根据抽象数据类型的要求，选择合适的类内部数据表示的方法。内部数据表示方法可以多种多样，一般选择的原则是：尽量简单、直观、利于操作功能的实现、也有利于将来的程序维护。可以先列出几种不同的数据表示方法，后对它们进行分析和比较，选择一种合适的表示方法。对于数组来说，比较合适的方法就是在动态内存中获取存放数组实际元素的存贮空间，我们在数据表示时，只是记录动态内存的开始地址、数组的当前大小。,实现方法,在选择好数据表示之后，需要根据抽象数据类型所允许的各种操作，写出相应的各个函数原型，确定函数名称、函数参数和函数的返回类型。确定函数名称时，如果能用内部运算符比较确切

16、地表示函数功能的话，那么尽可能使用运算符来表示函数名称，这样可以方便用户将来的使用。,实现方法,接下来，将数据表示和函数原型组织成类说明的形式，通常写在一个独立的头文件中（如下面的Array.h），供类的实现者和类的使用者使用。这时，需要确定类中各成员的访问属性。一般原则是：类内部实现部分使用private属性，类接口部分使用public属性。,实现方法,在定义好类说明文件之后，还需要做的工作就是使用合适的算法定义类说明文件所说明的每一个函数。通常将这些函数集中放在一个源程序文件中（如下面的Array.cpp）。注意：类的成员函数使用类名作用域限定符，而类的友元函数则不使用类名作用域限定符。,

17、数组类Array,array.h是类说明的头文件；array.cpp是类实现的源程序文件。,/*/array.h 简单的类Array(用于整数)/成员函数在文件array.cpp中定义/*#ifndef ARRAY_H#define ARRAY_H#include class Array friend ostream/析构函数,array.h,Array#endif,array.h,/*/array.cpp 定义类Array的成员函数/*#include#include#include#include array.h,array.cpp,/类Array的缺省构造函数Array:Array(in

18、t arraySize)size=arraySize;/数组缺省大小为10ptr=new intsize;/为数组分配内存空间assert(ptr!=0);/内存分配不成功时中止for(int i=0;i size;i+)ptri=0;/对数组初始化,array.cpp,/类Array的拷贝构造函数Array:Array(const Array/把初始化值拷贝到对象中,array.cpp,/析构函数Array:Array()delete ptr;/回收分配给数组的内存空间,array.cpp,/重载下标运算符int/返回的引用可用作左值,array.cpp,/判断两个数组是否相等。若相等，返回

19、1，否则返回0int Array:operator=(const Array/数组相等,array.cpp,/判断两个数组是否不相等。若不相等，返回1，否则返回0int Array:operator!=(const Array,array.cpp,/重载赋值运算符 Array,array.cpp,/重载用于类Array的输入运算符，为整个数组赋值istream,array.cpp,/重载用于类Array的输出运算符ostream,array.cpp,测试方法,在实现一个新的数据类型之后，我们需要确定实现是正确的，符合ADT设计的描述。有时，还需要确定数据类型实现的执行效率是符合要求的。确定方法

20、就是对新建数据类型进行测试，进行试用。一般需要对应ADT描述，确定各种取值范围内的值是可以表示出来的，各种功能是可以正确使用的。例如：对象初始化、对象赋值、对象销毁、以及其他各种ADT规定的功能。,测试方法,以下是一个测试程序的例子：,/*/TestArray.cpp/测试类Array的程序/*#include#include array.hint main()/建立两个数组 Array integers1(7),integers2;,testArray.cpp,/打印integers1的大小和内容 cout nnSize of array integers1 is nArray after

21、initialization:n integers1;/打印integers2的大小和内容 cout nnSize of array integers2 is nArray after initialization:n integers2;,testArray.cpp,/输入并打印出integers1和integers2的值 cout integers1 integers2;cout After input,the arrays contain:n integers1:integers1 integers2:integers2;/用integers1作为初始化值建立数组integers3,/打

22、印出integers3的大小和内容 Array integers3(integers1);cout nSize of array integers3 is nArray after initialization:n integers3;,testArray.cpp,/使用重载的不相等运算符!=cout nEvaluating:integers1!=integers2 n;if(integers1!=integers2)cout They are not equalnn;/使用重载的赋值运算符=cout Assigning integers2 to integers1;n;integers1=i

23、ntegers2;cout integers1:integers1 integers2:integers2;/使用重载的相等运算符=cout nEvaluating:integers1=integers2 n;if(integers1=integers2)cout They are equalnn;,testArray.cpp,/用重载的下标运算符建立右值 cout integers15 is integers15 endl;/用重载的下标运算符建立左值 cout Assigning 1000 to integers15 n;integers15=1000;cout integers1:integers1;/试图使用下标越界的元素 cout nAttempting to assign 1000 to integers115 endl;integers115=1000;/错误：下标越界 return 0;,testArray.cpp,小结,至此，我们完成了数组抽象数据类型的设计、实现和测试工作。学习C+，就是要学会根据应用需要设计和实现各种各样的数据类型。,答疑时间,第1次网上直播讲课结束,