1、8.1 面向对象程序设计方法概述8.2 类的声明和对象的定义8.3 类的成员函数8.4 对象成员的引用8.5 类的封装性和信息隐蔽8.6 类和对象的简单应用举例第第8 8章章 类和对象的特性类和对象的特性8.1 面向对象程序设计（OOP)方法概述o 传统的面向过程的程序设计方法是围绕功能进行的，用一个函数实现一个功能。当程序规模大、数据很多、数据结构复杂、功能种类繁多时，程序设计者会难以应付。o 面向对象的程序设计的设计思路是围绕数据对象进行的，先将数据和对数据的操作封装成一个个对象，然后调用各个对象完成所需的任务。对大型程序设计来说，面向对象程序设计的方法十分有效，能大大降低程序设计者的工作
2、难度，减少出错的机会。o OOP的最重要的特性：n 抽象-将一个个同类的个体抽象成一个“类”如：张三、李四等具体的人抽象出“人”的概念n 封装和数据隐藏 将数据和对数据的操作代码封装在一个对象中，形成一个基本单位。对象中的数据可以对外部隐蔽。8.1 面向对象程序设计（OOP)方法概述n 继承 一个新类可以利用已有的类的基础上建立起来，该新类是已有类（叫基类）的派生类。派生类中含有基类的数据和操作，即继承了基类的内容。n 可重用代码 利用派生类继承机制，可以重用已有软件的大部分代码。从已有软件的类中派生出新类，新类可使用基类的代码。这样可减少编程工作量。n 多态性 利用派生类继承机制，各个派生类
3、既有基类的共同特性，又有各个派生类自己新增的特性。例：设计例：设计求圆的周长和面积的程序。求圆的周长和面积的程序。面向过程面向过程-首先想的是处理方法（过程）：首先想的是处理方法（过程）：输入圆的半径输入圆的半径计算面积；计算面积；计算周长；计算周长；显示相关的计算结果显示相关的计算结果面向过程和面向对象的编程例：设计例：设计求圆的周长和面积的程序。求圆的周长和面积的程序。面向过程：面向过程：要输入圆的半径；要输入圆的半径；=在在mainmain函数中输入函数中输入计算面积；计算面积；=调用一个函数计算面积；调用一个函数计算面积；计算周长；计算周长；=调用一个函数计算周长；调用一个函数计算周长
4、；显示相关的计算结果；显示相关的计算结果；=在在mainmain函数中输出结果函数中输出结果面向过程的编程面向过程方法：求圆的面积/计算圆的面积和周长计算圆的面积和周长#includeusing namespace std;const float pi=3.1415;float area(float);/函数原型声明函数原型声明float girth(float);/函数原型声明函数原型声明 int main()float r;cout r;cout radius=r endl;cout girth=girth(r )endl;cout area=area (r)endl;return 0;/
5、定义求周长函数float girth(float r)return(2*pi*r);/定义求面积函数float area(float r)return(pi*r*r);面向过程o 首先考虑遵循的步骤；o 然后才考虑如何表示这些数据；o 可能提供一个菜单选择是输入还是计算还是输出。面向对象o 设计有关圆的程序，跟踪的对象是圆o 首先考虑的是数据：圆的半径；o 不仅要考虑如何表示数据，还要考虑如何使用数据；o 因此要有一个“类”表示圆的各个方面：n 表示圆的数据：半径n 一些处理该数据的方法：首先要有获得“圆”信息的方法；其次，要有关于“圆”的各种计算方法，如：周长、面积等。n 另外还需要一些更新
6、和显示“圆”信息的方法。#includeclass Circle double radius;public:void Set_Radius(double r)radius=r;double Get_Radius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14f*radius;double Get_Area()return 3.14f*radius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;cout A.Girth=A.Get_Gir
7、th()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.radius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;return 0;1.1.2 1.1.2 一个简单的一个简单的C+C+程序程序1.1 1.1 概述概述用面向对象的方法编程#includeclass Circle double radius;public:void Set_Radius(double r)radius=r;double Get_Ra
8、dius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14*radius;double Get_Area()return 3.14*radius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;cout A.Girth=A.Get_Girth()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.radius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=
9、B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;return 0;Circle 类声明类声明1.1.2 1.1.2 一个简单的一个简单的C+C+程序程序1.1 1.1 概述概述用面向对象的方法编程#includeclass Circle double radius;public:void Set_Radius(double r)radius=r;double Get_Radius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14*radius;double Get_Area()return 3.14*ra
10、dius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;cout A.Girth=A.Get_Girth()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.radius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;return 0;数据成员：圆的半径数据成员：圆的半径1.1.2 1.1.2 一个简单
11、的一个简单的C+C+程序程序1.1 1.1 概述概述用面向对象的方法编程#includeclass Circle double radius;public:void Set_Radius(double r)radius=r;double Get_Radius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14*radius;double Get_Area()return 3.14*radius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;
12、cout A.Girth=A.Get_Girth()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.radius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;return 0;成员函数：对圆的操作成员函数：对圆的操作1.1.2 1.1.2 一个简单的一个简单的C+C+程序程序1.1 概述用面向对象的方法编程#includeclass Circle double radius;public:void Set_Ra
13、dius(double r)radius=r;double Get_Radius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14*radius;double Get_Area()return 3.14*radius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;cout A.Girth=A.Get_Girth()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.rad
14、ius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;return 0;建立对象建立对象（类类型变量）（类类型变量）1.1.2 1.1.2 一个简单的一个简单的C+C+程序程序1.1 概述用面向对象的方法编程#includeclass Circle double radius;public:void Set_Radius(double r)radius=r;double Get_Radius()return radius;double Get_Girth()return 2*3.14
15、*radius;double Get_Area()return 3.14*radius*radius;int main()Circle A,B;A.Set_Radius(6.23);cout A.Radius=A.Get_Radius()endl;cout A.Girth=A.Get_Girth()endl;cout A.Area=A.Get_Area()endl;B.Set_Radius(10.5);cout B.radius=B.Get_Radius()endl;cout B.Girth=B.Get_Girth()endl;cout B.Area=B.Get_Area()endl;retu
16、rn 0;1.1.2 1.1.2 一个简单的一个简单的C+C+程序程序1.1 1.1 概述概述通过对象通过对象调用类的成员函数调用类的成员函数用面向对象的方法编程8.2 类的声明和对象的定义o 8.2.1 类和对象的关系 类-相当于类型，是具体对象的抽象。类不占用内存空间。对象-是类的具体实例。是属于“类”类型的 变量。对象是占用内存空间的。8.2.2 8.2.2 声明类类型声明类类型 举例说明：举例说明：#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()retu
17、rn(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();p为便于识别类,一般可约定将类名首字母大写#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)
18、|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();class Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;
19、private:int month;int day;int year;类声明类声明#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();clas
20、s Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;关键字关键字定义一个类定义一个类标识符标识符类名类名 类声明的关键字类声明的关键字#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;da
21、y=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate ;a.Set(10,16,2003);a.Print();Tdate 类的一个类的一个对象（实例）对象（实例）8.2.3 定义对象的方法定义对象的方法1.先声明类类型，然后再定义对象 如：先定义了Student类类型 再定义属于Student类的对象stu;class Stude
22、nt .;Student stu;2.在声明类类型的同时定义对象 如：定义Student类类型的同时 定义属于Student类的对象stu;class Student .stu;3.在声明类类型时不要类名，并同时定义对象 如：class .stu;#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;priv
23、ate:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();类由成员构成：数据成员数据成员描述对象的属性 成员函数成员函数描述对象的方法(行为)8.3 类的成员函数类的成员函数#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .
24、day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();数据成员数据成员数据成员数据成员#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;in
25、t day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();类中定义成员函数类中定义成员函数直接在类中定义成员函数代码直接在类中定义成员函数代码#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y);int IsLeapYear();void Print();private:int month;int day;int year;void Tdate:Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int Tdate:IsLeapYear(
26、)return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Tdate:Print()cout year .month .day endl;在类外定义在类外定义成员函数成员函数:作用域限定符作用域限定符类中声明函数，类外定义代码类中声明函数，类外定义代码#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year
27、.month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();成员的性质由关键字public、protected、private 决定公有 公有段的成员是提供给外部的接口 保护 保护段成员在该类和它的派生类中可见 私有 私有段成员仅在类中可见各段中既可以包含数据成员，也可以包含成员函数成员访问限定符成员访问限定符#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y
28、;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a ;a.Set(10,16,2003);a.Print();class 类名 public:公有段数据成员和成员函数;protected:保护段数据成员和成员函数;private:私有数据成员和成员函数;类声明的一般形式类声明的一般形式例 学生类的定义class Student public:vo
29、id display()/公有的成员函数 coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutsex:sexendl;private:int num;/私有的数据成员 string name;char sex;在类内定义成员函数例 学生类的定义class Student public:void display();/公有的成员函数 private:int num;/私有的数据成员 string name;char sex;void Student:display()coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutsex:sexendl;在类内
30、声明成员函数在类外定义成员函数#includeclass Tdate public:void Set(int m,int d,int y)month=m;day=d;year=y;int IsLeapYear()return(year%4=0&year%100!=0)|(year%400=0);void Print()cout year .month .day endl;private:int month;int day;int year;void main()Tdate a,b,c;a.Set(10,16,2003);a.Print();b.Set(12,16,2003);b.Print()
31、;c.Set(12,16,2003);c.Print();8.3.4 成员函数的存储方式成员函数的存储方式 属于同一类的不同对象a,b,c中的数据成员的值是不同的，而同一类的不同对象a,b,c的成员函数的代码是相同的。如：a.month,b.month,c.month 是不同的数据 a.Set(),b.Set(),c.Set()三个函数使用的数据分别是a,b,c 中的数据，但函数代码是公用的。8.3.4 成员函数的存储方式成员函数的存储方式class Student /声明类类型 public:int num;char name20;float score;void display()cout
32、num:numendl;coutname:nameendl;coutsex:sexnum p-score p-display();o 引用 Student stud1;Student&stud2=stud1;stud2.num stud2.score stud2.display();成员运算符成员运算符class Student public:int num;char name20;float score;void display()coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutscorescorenum=1001;strcpy(p-name,zhang san)
33、;p-score=89.5;p-display();return 0;指针指针int main()Student *p=new Student;p-num=1001;strcpy(p-name,zhang san);p-score=89.5;p-display();delete p;return 0;引用引用int main()Student stu1;Student&s=stu1;s.num=1001;strcpy(s.name,zhang san);s.score=89.5;cout*&*endl;s.display();return 0;公有的还是私有的公有的还是私有的class Stu
34、dent public:=private:/私有成员 int num;char name20;float score;void display()coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutscorescoreendl;int main()Student stud1；/定义定义Student 类的对象类的对象 stud1.num=1001;/stud1.num 是私有成员，不能在类外使用是私有成员，不能在类外使用 strcpy(stud1.name,“zhang san”);stud1.score=89;stud1.display();return 0;公有的还
35、是私有的公有的还是私有的o 无论类成员是数据成员还是成员函数,都可以在类的公有部分或私有部分中声明它;o 但隐藏数据是OOP的主要目标之一,因此数据项通常放在私有部分;o 将作为类接口的成员函数放在公有部分,否则,就无法从程序中调用这些函数.8.5 类的封装性和信息隐蔽8.5.1公有接口与私有实现的分离o 数据隐藏:让数据表示成为私有,使得数据只能被授权的函数访问;o 在声明一个类时，一般都是把所有的数据成把所有的数据成员指定为私有的，使它们对外隔离员指定为私有的，使它们对外隔离。把需要把需要让外界调用的成员函数指定为公用的让外界调用的成员函数指定为公用的。在类外虽然不能直接访问私有数据成员，
36、但可以通过调用公用的成员函数来使用甚至修改私有数据成员。数据隐藏数据隐藏class Student private:/私有成员数据私有成员数据 int num;char name20;float score;public:void display()coutnum:numendl;coutname:nameendl;coutscorescoreendl;int main()Student stud1；/定义定义Student 类的对象类的对象 stud1.num=1001;/非法，非法，num是私有成员，不能再类外引用是私有成员，不能再类外引用 strcpy(stud1.name,“zhang
37、 san”);/非法非法 stud1.score=89;/非法非法 stud1.display();/合法合法 return 0;类声明中增加类声明中增加input成员函数成员函数class Student class Student private:private:/私有成员数据私有成员数据 intint num;num;char name20;char name20;float score;float score;public:public:/公有成员函数接口公有成员函数接口 void display()void display()coutcoutnum:numnum:numendlend
38、l;coutcoutname:namename:nameendlendl;coutcoutscorescorescorescoreendlendl;void void input(intinput(int no,char no,char*namnam,float s);,float s);void Student:input(int no,char void Student:input(int no,char*nam,float s)nam,float s)num=no;num=no;strcpy(name,nam);strcpy(name,nam);score=s;score=s;使用类使用
39、类int main()Student stu1;stu1.input(1001,zhang san,89.5);stu1.display();return 0;p创建一个程序,使用类对象,测试类的特性.改进类声明改进类声明class Student private:int num;char name20;floatfloat score3 score3；floatfloat aver;aver;void void average();average();public:void display();void input(int n,char*p,float s);voidvoid show_av
40、er();show_aver();p数据：三门课成绩、平均分p方法：求平均分、显示平均分成员函数定义成员函数定义void void Student:Student:input(intinput(int no,char no,char*pnampnam,float,float*psps)num=no;num=no;strcpy(namestrcpy(name,pnampnam););score0=ps0;score1=ps1;score2=ps2;score0=ps0;score1=ps1;score2=ps2;void void Student:Student:displaydisplay()
41、()coutcoutnnumnnum:num:numendlendl;coutcoutname:namename:nameendlendl;coutscore:score0 score1 score2endl;void void Student:Student:averageaverage()()aver=(score0+score1+score2)/3;aver=(score0+score1+score2)/3;void void Student:Student:show_avershow_aver()()average();average();coutcoutn average=avern
42、 average=averendlendl;主函数主函数int main()Student stu1;float s3=60,70,80;stu1.input(1001,“zhang san”,s);/将1个学生的数据存入stu1中 stu1.display();/输出stu1中的学生数据 stu1.show_aver();/输出stu1中的平均分 return 0;改主函数：改主函数：输入、输出输入、输出10学生学生int main()Student stu10;int no;char name20;float s3;int i;for(i=0;i10;i+)cout“输入第”i+1“个学生
43、数据：”nonames0s1s2;stui.input(no,name,s);for(i=0;i10;i+)cout“第”i+1“个学生：”;stui.display();stui.show_aver();return 0;8.5.2 类声明和成员函数定义的分离o 在面向对象的程序开发中，一般做法是将类的声明将类的声明(其中包含成员函数的声明其中包含成员函数的声明)放在放在指定的头文件中指定的头文件中，用户如果想用该类，只要把有关的头文件包含进来即可，不必在程序中重复书写类的声明，以减少工作量，节省篇幅，提高编程的效率。o 为了实现上一节所叙述的信息隐蔽，对对类成员函数的定义一般不放在头文件中
44、，而类成员函数的定义一般不放在头文件中，而另外放在一个文件中另外放在一个文件中。将声明Student类安排在student.h文件/student.h 第第1个文件个文件class Student private:int num;char name20;floatfloat score3 score3；floatfloat aver;aver;void void average();average();public:void display();void input(int n,char*p,float s);voidvoid show_aver();show_aver();将定义将定义Stu
45、dent类的成员函数安排在类的成员函数安排在student.cpp文件文件/student.cpp /student.cpp 第第2 2个文件个文件#include#include#include student.h“#include student.h“using namespace std;using namespace std;voidvoid Student:Student:input(intinput(int no,char no,char*pnampnam,float,float*psps)num=no;num=no;strcpy(namestrcpy(name,pnampnam)
46、;);score0=ps0;score1=ps1;score2=ps2;score0=ps0;score1=ps1;score2=ps2;void void Student:Student:displaydisplay()()cout coutnnumnnum:num:numendl;endl;coutcoutname:namename:nameendlendl;coutscore:score0 score1 score2endl;void void Student:Student:averageaverage()()aver aver=(score0+score1+score2)/3;=(s
47、core0+score1+score2)/3;voidvoid Student:Student:show_avershow_aver()()average();average();coutcoutn average=avern average=averendl;endl;将包括主函数在内的内容安排在源文件将包括主函数在内的内容安排在源文件main.cpp/main.cpp /main.cpp 第第3 3个文件个文件#include#include#include student.h#include student.husing namespace std;using namespace std
48、;int main()Student stu10;int no;char name20;float s3;int i;for(i=0;i10;i+)cout“输入第”i+1“个学生数据：”nonames0s1s2;stui.input(no,name,s);for(i=0;i10;i+)cout“第”i+1“个学生：”;stui.display();stui.show_aver();return 0;这是一个包括这是一个包括3个文件的程序，组成两个文件模块：个文件的程序，组成两个文件模块：一个是主模块一个是主模块main.cpp，一个是一个是student.cpp。在主模在主模块块main.c
49、pp中包含头文件中包含头文件student.h。在模块在模块student.cpp中中也包含头文件也包含头文件student.h。编译时，分别编译编译时，分别编译2个个cpp文件，得到文件，得到2个个obj文件，在文件，在连接成连接成1个个exe文件。文件。o 在实际编程中，并不是将一个类声明做成一个头文件，而是将若干个常用的功能相近的类声明集中在一起，形成类库。o 类库有两种：一种是C+编译系统提供的标准类库；一种是用户根据自己的需要做成的用户类库，提供给自己和自己授权的人使用，这称为自定义类库。在程序开发工作中，类库是很有用的，它可以减少用户自己对类和成员函数进行定义的工作量。o 类库包括
50、两个组成部分：(1)类声明头文件（如student.h）；(2)已经过编译的成员函数的定义，它是目标文件(如 student.obj)。用户只需把类库装入到自己的计算机系统中(一般装到C+编译系统所在的子目录下)，并在程序中用#include命令行将有关的类声明的头文件包含到程序中，就可以使用这些类和其中的成员函数，顺利地运行程序。o 由于要求接口与实现分离，为软件开发商向用户提供类库创造了很好的条件。开发商把用户所需的各种类的声明按类放在不同的头文件中，同时对包含成员函数定义的源文件进行编译，得到成员函数定义的目标代码。软件商向用户提供这些头文件和类的实现的目标代码(不提供函数定义的源代码)
