第九章类和对象.docx
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第九章类和对象
类与对象
传统的结构化语言都是采用面向过程的方法来解决问题。
在面向过程的程序设计方法中，代码和数据是分离的，因此，程序的可维护性较差。
面向对象（ObjectOriented）程序设计方法则是把数据及处理这些数据的函数封装到一个类中，类是C++的一种数据类型，而使用类的变量则称为对象。
函数是将逻辑上有关的语句和数据集合在一起，主要用于执行；而类则是逻辑上有关的函数及其数据的集合，它主要不是用于执行，而是提供所需要的资源。
1．类的定义
在使用一个类之前必须先定义类。
例如在C语言里声明一个结构体类型：
structstudent
{intnum
charname[10];
charsex;
};
structstudentstudent1,student2;
现在我们声明一个类：
classstud//以class开头
{intnum
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
voiddisplay（）//这是成员函数
{cout<<”num:
”<cout<<”name:
”<cout<”sex:
”<}//以上4行是操作代码
};
studstud1,stud2;//定义了两个stud类的对象
定义一个类的语法格式如下：
class类名：
基类名
{
private：
私有成员数据及函数；
protected：
保护成员数据及函数；
public：
公共成员数据及函数；
}[类的对象声明]；
一个类含有私有成员（private）、保护成员（protected）和公共成员（public）三部分。
默认时在类中定义的项都是私有的。
私有变量和函数只能被该类本身的成员函数存取或调用；保护成员除可以被本类中的成员函数访问外，还可以被本类派生的类的成员函数访问，因此用于类的继承；公共成员可以被本类以外的函数访问，是类与外部的接口。
类是面向对象程序设计最基本的单元，在设计面向对象程序时，首先要以类的方式描述实际待解决的问题，也就是将问题所要处理的数据定义成类的私有或公共类型的数据，同时将处理问题的方法定义成类的私有或公有的成员函数。
类也可以嵌套声明。
对象
对象是声明为类类型的一个数据项，是类的实际变量，有时也称为类的实例（Instance）。
方法：
类中的成员函数称为“方法”，“方法”是对数据的操作。
方法的具体实现既可以在类的定义内部完成，也可以在类的定义之外进行，而且方法的具体实现既可以和类的定义放在同一个源文件中，也可以放在不同的源文件中。
消息：
外界是通过发“消息”来激活有关方法的。
所谓“消息”，其实就是一个命令，由程序语句来实现。
例如想输出对象stud1中的学生学号、姓名、性别等信息，可以在程序中写
stud1．display（）；
这就是向对象stud1发出的一个“消息”，通知它执行display“方法”。
例1-1：
Lt1-1.cpp
#include
#include
constdoubleANG_TO_RAD=0.0174532925;
//定义弧度和度之间的转换比例，即弧度的值
classangle//定义类angle
{doublevalue;//类angle的私有数据成员
public:
//类angle的公共数据成员
voidSetValue（double）;
doubleGetSine（void）;
}deg;//声明类angle的对象deg
voidangle:
:
SetValue（doublea）//类angle的成员函数SetValuede的具体实现
{value=a;
}
doubleangle:
:
GetSine（void）//类angle的成员函数GetSine的具体实现
{doubletemp;
temp=sin（ANG_TO_RAD*value）;
returntemp;
}
voidmain（）
{deg.SetValue（60.0）;//给类angle的成员变量Value赋值
cout<<"Thesineoftheangleis:
";
cout<}
运行结果为：
Thesineoftheangleis:
0.866025
又例：
#include
#include
constdoubleANG_TO_RAD=0.0174532925;
//定义弧度和度之间的转换比例，即弧度的值
classangle//定义类angle
{
doublevalue;//类angle的私有数据成员
public:
//类angle的公共数据成员
voidSetValue（double）;
doubleGetSine（）;//void可以不要
}deg;//声明类angle的对象deg
voidangle:
:
SetValue（doublea）//类angle的成员函数SetValuede的具体实现
{value=a;
}
doubleangle:
:
GetSine（）//类angle的成员函数GetSine的具体实现
{doubletemp;
temp=sin（ANG_TO_RAD*value）;
returntemp;
}
voidmain（）
{deg.SetValue（60.0）;//给类angle的成员变量Value赋值
cout<<"Thesineoftheangleis:
";
cout<}
运行结果为：
Thesineoftheangleis:
0.866025
2．内联函数
调用函数时需要一定的时间，如果有的函数需要频繁使用，则所用时间会很长，从而降低程序的执行效率。
C++提供一种提高效率的方法，即在编译时将调用函数的代码嵌入到主调函数中。
这种嵌入到主调函数中的函数称为“内联函数”（inlinefunction），又称“内嵌函数”或“内置函数”。
例1-2：
Lt1-2.cpp
#include
inlineintmax（inta,intb,intc）//这是一个内联函数，求3个整数中的最大者
{if（b>a）a=b;
if（c>a）a=c;
returna;
}
voidmain（）
{inti=7,j=10,k=25,m;
m=max（i,j,k）;
cout<<"max="<}
运行结果为：
max=25
类的方法也可以声明和定义成内联函数。
可以使用下面两种格式定义类的内联函数：
（1）把函数原型声明和方法的定义合并，放入类定义中。
例1-3：
Lt1-3.cpp
#include
#include
constdoubleANG_TO_RAD=0.0174532925;
classangle//定义类angle
{doublevalue,temp;//定义私有数据成员
public:
doubleGetSine（doublea）//定义内联函数
{value=a;
temp=sin（ANG_TO_RAD*value）;
returntemp;
}
}deg;
voidmain（）
{
cout<<"Thesineoftheangleis:
";
cout<}
运行结果为：
Thesineoftheangleis:
0.866025
（2）当在函数的外部定义时，把关键字inline加在函数定义之前。
例1-4：
Lt1-4.cpp
#include
#include
constdoubleANG_TO_RAD=0.0174532925;
//定义弧度和度之间的转换比例，即弧度的值
classangle//定义类angle
{doublevalue;//类angle的私有数据成员
public:
//类angle的公共数据成员
voidSetValue（double）;
doubleGetSine（void）;
}deg;//声明类angle的对象deg
inlinevoidangle:
:
SetValue（doublea）//定义内联函数
{value=a;
}
inlinedoubleangle:
:
GetSine（void）//定义内联函数
{doubletemp;
temp=sin（ANG_TO_RAD*value）;
returntemp;
}
voidmain（）
{deg.SetValue（60.0）;//给类angle的成员变量Value赋值
cout<<"Thesineoftheangleis:
";
cout<}
运行结果为：
Thesineoftheangleis:
0.866025
3．构造函数和析构函数
构造函数
在建立一个对象时，常常需要做某些初始化的工作（例如对数据赋予初值），C++提供了一种特殊的成员函数----构造函数（constructor）。
这种函数与其他成员不同，不需要用户发“消息”来激活它，而是在建立对象时自动执行。
构造函数是由用户定义的，它必须与类名同名，以便系统能识别它并把它作为构造函数。
下面是一个不带构造函数的类：
classstud//以class开头
{intnum
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
voiddisplay（）//这是成员函数
{cout<<”num:
”<cout<<”name:
”<cout<”sex:
”<}//以上4行是操作代码
};
studstud1;//定义了两个stud类的对象
现在我们在其中加入构造函数：
classstud//以class开头
{intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public：
stud（）//定义构造函数，函数名与类名相同
{num=10010;
strcpy（name,”Wang_li”）;
sex=’F’;
}//以上3行为给数据赋初值
voiddisplay（）//定义成员函数
{cout<<”num:
”<cout<<”name:
”<cout<<”sex:
”<}//以上3行是操作代码
};
studstud1;//在定义对象stud1时自动执行构造函数
构造函数不需用户调用，而是在定义一个对象时由系统自动执行，而且只能执行一次。
构造函数一般声明为public，无返回值，也不需加void类型声明。
下面写成一个完整的程序：
例1-5：
建立一个对象，输出学生的学号、姓名、性别。
Lt1-5.cpp
#include
#include
voidmain（）
{classstud//声明一个类
{private:
intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public:
stud（）//定义构造函数，函数名与类名相同
{num=10010;//给数据赋初值
strcpy（name,"Wang_li"）;
sex='F';
}//以上3行为给数据赋初值
voiddisplay（）//定义成员函数，输出对象的数据
{cout<<"num:
"<cout<<"name:
"<cout<<"sex:
"<}//以上3行是操作代码
};
studstud1;//在定义对象stud1时自动执行构造函数
stud1.display（）;//从对象外面调用display函数
}
运行结果为：
num:
10010
name:
Wang_li
sex:
F
如果要建立两个对象，分别对数据赋予初值，可将程序修改如下：
例1-6：
建立一个对象，输出学生的学号、姓名、性别。
Lt1-6.cpp
#include
#include
voidmain（）
{classstud//声明一个类
{private:
intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public:
stud（intn,charnam[],chars）//定义构造函数，函数名与类名相同，有形参
{num=n;//给数据赋初值
strcpy（name,nam）;
sex=s;
}//以上3行为给数据赋初值
voiddisplay（）//定义成员函数，输出对象的数据
{cout<<"num:
"<cout<<"name:
"<cout<<"sex:
"<}//以上3行是操作代码
};
studstud1（10010,"Wang_li",'f'）,stud2（10011,"Zhang_fun",'m'）;
//在定义对象stud1、stud2时自动执行构造函数，同时给出相应实参
stud1.display（）;
stud2.display（）;//从对象外面调用display函数，分别输出两个学生的数据
}
运行结果为：
num:
10010
name:
Wang_li
sex:
f
num:
10011
name:
Zhang_fun
sex:
m
析构函数
析构函数（destructor）与构造函数相反，当对象脱离其作用域时（例如对象所在的函数已调用完毕），系统自动执行析构函数。
析构函数往往用来做“清理善后”的工作，通常用于释放分配给对象的存储空间。
析构函数也是类中的特殊成员函数，与定义它的类具有相同的名字，但要在前面加上一个波浪号（~），以区别于构造函数。
析构函数没有参数，也没有返回值，而且也不能重载，因此一个类中只能有一个析构函数。
和构造函数一样，如果在类的定义中不定义析构函数，编译系统将为之产生一个默认的析构函数，对于大多数类来说，默认的析构函数就能满足要求。
若在一个对象完成其操作之前还需要做一些内部处理，则应定义析构函数。
例1-7：
包含构造函数和析构函数的C++程序。
Lt1-7.cpp
#include
#include
classstud//声明一个类
{private:
intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public:
stud（intn,charnam[],chars）//定义构造函数，函数名与类名相同，有形参
{num=n;//给数据赋初值
strcpy（name,nam）;
sex=s;
}//以上3行为给数据赋初值
~stud（）//定义析构函数
{cout<<"Thisisadestructor"<}
voiddisplay（）//定义成员函数，输出对象的数据
{cout<<"num:
"<cout<<"name:
"<cout<<"sex:
"<}//以上3行是操作代码
};
voidmain（）
{studstud1（10010,"Wang_li",'f'）,stud2（10011,"Zhang_fun",'m'）;
//在定义对象stud1、stud2时自动执行构造函数，同时给出相应实参
stud1.display（）;
stud2.display（）;//从对象外面调用display函数，分别输出两个学生的数据
}
运行结果为：
num:
10010
name:
Wang_li
sex:
f
num:
10011
name:
Zhang_fun
sex:
m
Thisisadestructor
Thisisadestructor
在本例中，析构函数并无任何实质上的作用，只是为了说明析构函数的使用方法。
例1-8：
包含构造函数和析构函数的C++程序。
Lt1-8.cpp
#include
#include
classstud//声明一个类
{char*p;
private:
intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public:
stud（intn,charnam[],chars）//定义构造函数，函数名与类名相同，有形参
{p=newchar[50];
num=n;//给数据赋初值
strcpy（name,nam）;
sex=s;
}//以上3行为给数据赋初值
~stud（）//定义析构函数
{cout<<"Thisisadestructor,deletethep"<deletep;
}
voiddisplay（）//定义成员函数，输出对象的数据
{cout<<"num:
"<cout<<"name:
"<cout<<"sex:
"<}//以上3行是操作代码
};
voidmain（）
{studstud1（10010,"Wang_li",'f'）,stud2（10011,"Zhang_fun",'m'）;
//在定义对象stud1、stud2时自动执行构造函数，同时给出相应实参
stud1.display（）;
stud2.display（）;//从对象外面调用display函数，分别输出两个学生的数据
}
运行结果为：
num:
10010
name:
Wang_li
sex:
f
num:
10011
name:
Zhang_fun
sex:
m
Thisisadestructor,deletethep
Thisisadestructor,deletethep
以上程序中，成员函数是在类中定义的，如果成员函数的数目很多以及函数的长度很长，类的声明就会占很大的篇幅，不利于阅读程序。
可以在类的外面定义成员函数，而在类中只用函数的原型作声明。
例1-9：
在类的外面定义成员函数。
Lt1-9.cpp
#include
#include
classstud//声明一个类
{char*p;
private:
intnum;
charname[10];
charsex;//以上3行是数据成员
public:
stud（intn,charnam[],chars）;//对构造函数的原型声明
~stud（）;//对析构函数的原型声明
voiddisplay（）;//对成员函数display的原型声明
};
stud:
:
stud（intn,charnam[],chars）
//对构造函数的定义，函数名与类名相同，有形参
{p=newchar[50];
num=n;//给数据赋初值
strcpy（name,nam）;
sex=s;
}
stud:
:
~stud（）//对析构函数的定义
{cout<<"Thisisadestructor,deletethep"<deletep;
}
voidstud:
:
display（）//对成员函数display的定义，输出对象的数据
{cout<<"num:
"<cout<<"name:
"<cout<<"sex:
"<}//以上3行是操作代码
voidmain（）
{studstud1（10010,"Wang_li",'f'）,stud2（10011,"Zhang_fun",'m'）;
//在定义对象stud1、stud2时自动执行构造函数，同时给出相应实参
stud1.display（）;
stud2.display（）;//从对象外面调用display函数，分别输出两个学生的数据
}
运行结果为：
num:
10010
name:
Wang_li
sex:
f
num:
10011
name:
Zhang_fun
sex:
m
Thisisadestructor,deletethep
Thisisadestructor,deletethep
4．拷贝构造函数
拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，其形参是本类对象的引用。
其作用是使用一个已经存在的对象去初始化另一个同类的对象。
拷贝构造函数具有以下特点：
⑴因为该函数也是一种构造函数，所以其函数名与类名相同，并且该函数
也没有返回值类型。
⑵该函数只有一个参数，并且是同类对象的引用。
⑶每个类都必须有一个拷贝构造函数。
程序员可以根据需要定义特定的
拷贝构造函数，以实现同类对象之间数据成员的传递。
如果程序员没有定义
类的拷贝构造函数，系统就会自动生成一个缺省的拷贝构
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