C++程序設(shè)計(jì)類與對(duì)象

C++程序設(shè)計(jì)類與對(duì)象面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)稱為OOP，其根本要求是將描述某一類事物的數(shù)據(jù)與處理這些數(shù)據(jù)的函數(shù)都封裝成一個(gè)整體，從而到達(dá)數(shù)據(jù)隱藏〔保護(hù)〕的目的。應(yīng)用程序只有通過這一整體中的函數(shù)才能修改這一整體中的數(shù)據(jù)，同樣，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化，僅影響封裝在一起的函數(shù)。這種將數(shù)據(jù)與處理這些數(shù)據(jù)的函數(shù)封裝成一個(gè)整體，就構(gòu)成一個(gè)類。類的封裝性是指：使類中的數(shù)據(jù)在類的外部是不可見的，外部只能通過公共接口〔類中的函數(shù)〕與類中數(shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)系。類的派生性是指：一個(gè)類可以派生出它的子類，子類可以從它的父類中局部或全部地繼承各種函數(shù)和數(shù)據(jù)，并增加新的函數(shù)和數(shù)據(jù)。對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例，類是用戶定義的一種類型，具有為類類型的變量稱為對(duì)象，也稱為實(shí)例。對(duì)象是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生和動(dòng)態(tài)消亡的。一個(gè)對(duì)象占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的一個(gè)獨(dú)立區(qū)域，用于存放對(duì)象的數(shù)據(jù)和函數(shù)，這個(gè)區(qū)域相對(duì)獨(dú)立，只有局部于對(duì)象中的函數(shù)才可以訪問存放在該對(duì)象中的數(shù)據(jù)。

類是對(duì)某一事物的抽象描述，它既可包含描述事物的數(shù)據(jù)，又可包含處理這些數(shù)據(jù)的函數(shù)。在C++中，我們可以通過類的定義，把描述矩形的結(jié)構(gòu)和處理這個(gè)矩形的函數(shù)組合到一個(gè)完整的類定義中：classCRectangle{ intleft; inttop; intright; intbottom; voidDrawRectangle(void);};left,top,right,bottom稱為成員變量，而函數(shù)稱為類的成員函數(shù)。由此可見，類中不僅包含了描述構(gòu)造類型的成員變量，而且可以包含用于處理這些成員變量的操作。4.4.1類的定義C++中完整的類定義形式如下：class類名{ private:

私有類成員；

public:

公有類成員；

protected:

保護(hù)類成員；}；private:限定為類的私有成員，只允許該類中的成員函數(shù)存取私有的成員數(shù)據(jù)，對(duì)于私有的成員函數(shù)，只能被該類中的成員函數(shù)調(diào)用；public:限定為類的公有成員，它不僅允許該類中的成員函數(shù)調(diào)用公有成員數(shù)據(jù)，而且允許該類之外的函數(shù)也調(diào)用公有成員數(shù)據(jù)，公有成員函數(shù)不僅能被該類的成員函數(shù)調(diào)用，而且能被其他函數(shù)調(diào)用。protected:限定為類的保護(hù)成員，允許該類及其派生類的成員函數(shù)調(diào)用成員數(shù)據(jù)或成員函數(shù)。但其他函數(shù)不能存取該類的保護(hù)成員數(shù)據(jù)，也不能調(diào)用該類的保護(hù)成員函數(shù)。例4.1定義描述一個(gè)人的類。classperson{ private: charname[12]; intage; charsex[4]; public: voidRegisterPerson(char*,int,char*); voidGetName(char*); intGetAge(void); voidGetSex(char*);};在類person中，把成員數(shù)據(jù)name、age、sex定義為私有成員；四個(gè)函數(shù)定義為公有成員：RegisterPerson():用來登錄一個(gè)人的姓名、性別和年齡；GetName():用來獲取一個(gè)人的姓名；GetAge()和GetSex()獲取人的年齡和性別。

在類體定義中，當(dāng)省略關(guān)鍵字private時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為所定義的成員數(shù)據(jù)為私有成員，所以類person還可以有另外的等同寫法。在以上的類定義中，person類中的成員函數(shù)僅給出了函數(shù)原型，并沒有給出成員函數(shù)的定義，在使用這些成員函數(shù)前，必須先給出函數(shù)的定義。在C++中定義成員函數(shù)的一般格式為：函數(shù)類型類名::函數(shù)名〔參數(shù)表〕{……..}其中，運(yùn)算符“::”稱為作用域分辨符，它指出“函數(shù)名”是屬于“類名”的成員函數(shù)。voidPerson::RegisterPerson(char*newname,intnewage,char*newsex){ strcpy(name,newname); age=newage; strcpy(sex,newsex);}VoidPerson::GetName(char*newname){ strcpy(name,newname); }IntPerson::GetAge(void){ return(age); }VoidPerson::GetSex(char*newsex){ strcpy(sex,newsex); }例4.2定義類person的四個(gè)成員函數(shù)類具有封裝性，并且類只是定義了一種結(jié)構(gòu)-模板，所以類中的任何成員數(shù)據(jù)均不能使用關(guān)鍵字extern、auto、register限定其存儲(chǔ)類型。成員函數(shù)可以直接使用類中的任一成員，包括數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員。在定義類時(shí)，只是定義了一種導(dǎo)出的數(shù)據(jù)類型，并不為類分配存儲(chǔ)空間，所以在定義類中的數(shù)據(jù)成員時(shí)，不能對(duì)其初始化。如： classtest{ inttx=5,y=6; externfloatx; …}(4)在定義一個(gè)類時(shí)，對(duì)其成員指定訪問權(quán)限的原那么是：假設(shè)定義的成員限于該類的成員函數(shù)使用時(shí)，應(yīng)指定其為私有成員；假設(shè)允許類外使用該成員時(shí)，應(yīng)將其訪問權(quán)限定義為公有的。在定義一個(gè)類時(shí)，須注意以下幾點(diǎn)：

在定義一個(gè)類時(shí)，其成員函數(shù)的函數(shù)體定義也可以在定義類的類體中直接定義，即在類中直接定義成員函數(shù)—稱為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

定義內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)的另一種方法是，在類體中只是給出成員函數(shù)的原型說明，在類體外定義成員函數(shù)時(shí)，與定義一般的內(nèi)聯(lián)函數(shù)一樣，在成員函數(shù)的定義前面加上關(guān)鍵定inline。內(nèi)聯(lián)(inline)成員函數(shù)

內(nèi)聯(lián)函數(shù)與一般函數(shù)的區(qū)別是，編譯器在生成目標(biāo)代碼時(shí)，在調(diào)用這個(gè)函數(shù)的位置裝上這個(gè)函數(shù)的實(shí)際代碼，而不是處理成一個(gè)函數(shù)調(diào)用。因此可以加快程序的運(yùn)行速度，缺點(diǎn)是占用內(nèi)存空間。所以在C++中如果定義的函數(shù)是一個(gè)小函數(shù)，在整個(gè)代碼調(diào)用它地方又相對(duì)少，就應(yīng)該用inline定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。classperson{ private: charName[12]; intAge; charSex[4]; public: voidRegisterPerson(char*name,intage,char*sex) { strcpy(Name,name); Age=age; strcpy(Sex,sex); } voidGetName(char*); intGetAge(void); voidGetSex(char*);};inlinevoidPerson::GetName(char*name){ strcpy(name,Name); }…….例4.3在類體中直接定義成員函數(shù)的函數(shù)體存儲(chǔ)類型類名對(duì)象列表；如：personP1,P2;說明了兩個(gè)對(duì)象P1和P2，它們均是類person的對(duì)象。在程序執(zhí)行時(shí)，通過為對(duì)象分配存儲(chǔ)空間來創(chuàng)立對(duì)象，在創(chuàng)立對(duì)象時(shí)，被用作樣板。參見下表：4.1.3對(duì)象的創(chuàng)立與使用

對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例，對(duì)象必須先定義然后才能使用。說明對(duì)象的一般格式為：表4-1類person的兩個(gè)實(shí)例P1和P2對(duì)象P1對(duì)象P2P1.NameP2.NameP1.AgeP2.AgeP1.SexP2.SexP1.RegisterPerson()P2.RegisterPerson()P1.GetName()P2.GetName()P1.GetAge()P2.GetAge()P1.GetSex()P2.GetSex()

為了減少成員函數(shù)所占用的空間，在建立對(duì)象時(shí)，只為對(duì)象分配用于保存成員數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，而成員函數(shù)的代碼為該類的每一個(gè)對(duì)象所共享。類中定義的成員函數(shù)的代碼被放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存的一個(gè)公用區(qū)中，并供該類的所有對(duì)象共享。但邏輯上，我們?nèi)詫⒚恳粋€(gè)對(duì)象理解為由獨(dú)立的成員數(shù)據(jù)和各自的成員函數(shù)代碼組成。有兩種方法可存儲(chǔ)對(duì)象。

數(shù)據(jù)區(qū)代碼區(qū)對(duì)象1數(shù)據(jù)區(qū)代碼區(qū)對(duì)象２數(shù)據(jù)區(qū)代碼區(qū)對(duì)象ｎ．．．．．．圖4.1各對(duì)象完全獨(dú)立地安排內(nèi)存的方案數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)象1數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)象２數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)象ｎ．．．．．．圖4.2各對(duì)象的代碼區(qū)共用的方案公共代碼區(qū)圖4.1對(duì)應(yīng)的是在類說明中定義函數(shù)，而圖4.2對(duì)應(yīng)的是在類說明外部定義函數(shù)。如果在類外定義函數(shù)并使用inline，那么系統(tǒng)也會(huì)采用內(nèi)聯(lián)擴(kuò)展方式實(shí)現(xiàn)，每個(gè)對(duì)象都有該函數(shù)的一份獨(dú)立的代碼。方法1：classA{public: intr,t;};Ax,y;方法2：classB{ intI,j;public: voidSetdata(inta,intb) { I=a;j=b;} voidprint(void) {cout<<I<<‘\t’<<j<<‘\n’;}}b1,b2;方法3：class{public: intc,d;}t1,t2={100,200}

類對(duì)象的初始化僅限于對(duì)類的公有成員數(shù)據(jù)，如方法3。當(dāng)類中的成員數(shù)據(jù)被指定為私有或保護(hù)類型時(shí)，定義對(duì)象時(shí)不允許對(duì)它的成員數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化操作，如：Bb3={500,600};是非法的。實(shí)際上私有成員只能由類的成員函數(shù)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而初始化顯然是一個(gè)外部過程，所以這樣的操作是非法的。另外，類對(duì)象中成員數(shù)據(jù)的初始化操作一般是由構(gòu)造函數(shù)或拷貝初始化構(gòu)造函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

在定義了類的對(duì)象以后，可以使用成員運(yùn)算符“.”

來訪問類的成員。但對(duì)于公有成員、私有成員及保護(hù)成員，在使用上存在差異。#include<iostream.h>#include<math.h>ClassCRect{ private: intleft,top;//矩形的左上角坐標(biāo)

public: intright,bottom;//矩形的右下角坐標(biāo)

voidsetcoord(int,int,int,int); //設(shè)置坐標(biāo)值的函數(shù)

voidgetcoord(int*L,int*R,int*T,int*B)//取坐標(biāo)值的函數(shù)

{*L=left;*R=right;*T=top;*B=bottom; } voidPrint(void) {cout<<“area=“<<fabs(right-left)*fabs(bottom-top)<<‘\n’;}};例：描述一個(gè)矩形對(duì)象，設(shè)置矩形的坐標(biāo)，并輸出其相應(yīng)的坐標(biāo)值。voidCRect::setcoord(intL,intR,intT,intB){ left=L;right=R; top=T;bottom=B;}voidmain(void){ CRectr,rr; inta,b,c,d; r.setcoord(100,300,50,200); cout<<“right=”<<r.right<<‘\n’; cout<<“bottom=”<<r.bottom<<‘\n’; r.getcoord(&a,&b,&c,&d); cout<<“l(fā)eft=”<<a<<‘\n’; cout<<“top=”<<c<<‘\n’; r.Print(); rr=r; rr.Print();}結(jié)果為：right=300;bottom=200;left=100;top=50;area=30000;area=30000;幾點(diǎn)說明：在類的外部，只能訪問類的公有成員，而不能訪問類的私有成員或保護(hù)成員。例如：a=r.left;c=r.top;都是不允許的，因?yàn)槌蓡Tleft和top都是私有成員。假設(shè)要訪問類對(duì)象的私有成員，只能通過對(duì)象的公有成員函數(shù)來獲取。如例中的r.getcoord(&a,&b,&c,&d);2.同類型的對(duì)象之間可以整體賦值，例如：rr=r;將對(duì)象r的所有成員依次賦給對(duì)象rr的成員，這種賦值與對(duì)象的成員訪問權(quán)限無關(guān)。3.對(duì)象用作函數(shù)的參數(shù)時(shí)，屬于賦值調(diào)用；函數(shù)也可