1、1,第9章 從結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,北京交通大學(xué)計算機學(xué)院 計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)課程組,2,教學(xué)目標(biāo),了解C+對C的擴充和改進 掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本思想和方法 掌握面向?qū)ο蟮母拍?理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特性,3,9.1 C+對C的改進和擴充 9.2 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法 9.2.1 面向?qū)ο蟾拍?9.2.2 類和對象 9.2.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特性,4,9.1.1 輸入輸出流,scanf和printf輸入輸出的缺陷 輸入輸出流的概念： 輸入輸出是以字節(jié)流的形式實現(xiàn)的，流實際上是一個字節(jié)序列。 在輸入操作中，字節(jié)從輸入設(shè)備流向內(nèi)存；輸出操作中，字節(jié)從內(nèi)存流向輸出設(shè)備。 流是

2、一個抽象的概念，實際進行輸入輸出時，流通常都是和某種具體的物理設(shè)備聯(lián)系起來。鍵盤和顯示器是計算機的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)從鍵盤或磁盤文件流入內(nèi)存的操作稱為提取操作，數(shù)據(jù)從內(nèi)存流向屏幕或磁盤文件稱為插入操作。,9.1 C+對C的改進和擴充,5,用cout進行輸出 用cout進行輸出時必須與預(yù)定義的插入符 void main() int i = 10; float j = 8.5; char *str = Windows!; cout i= i endl; cout j= j endl; cout str= str endl; ,9.1 C+對C的改進和擴充,6,用cin進行輸入 用cin進行輸入

3、時必須與預(yù)定義的提取符一起使用，輸入時不用指定數(shù)據(jù)類型，也可以使用多個提取符，將鍵盤輸入的數(shù)據(jù)送到輸入流cin中，然后存到內(nèi)存。 #include void main() /*主函數(shù)*/ int i1 , i2 , sum; /*變量定義*/ cout i1 i2; /*輸入數(shù)據(jù)*/ sum = i1 + i2; /*計算i1,i2的和*/ cout sum= sum endl; /*輸出sum的值*/ ,9.1 C+對C的改進和擴充,7,1、重載的需要性 在C中，每個函數(shù)需要唯一的名字，例如，求兩個數(shù)中較大的數(shù)，對于不同類型需要不同的名字： int imax(int ,int ); floa

4、t fmax(float,float); double dmax(double,double); 函數(shù)的重載：即建立多個同名函數(shù)，但每個函數(shù)的參數(shù)個數(shù)或類型不同，系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)個數(shù)和類型決定調(diào)用哪個函數(shù)。例如，將上面三個函數(shù)的聲明改為： int max(int ,int ); float max(float,float); double max(double,double);,9.1 C+對C的改進和擴充,9.1.2 函數(shù)的重載,8,2、使用說明 僅返回類型不同，但函數(shù)名和形參都相同，則是非法的，如： int fun(int a,int b); long fun(int a,int b); 同名

5、函數(shù)應(yīng)該具有相同的功能，僅數(shù)據(jù)類型不同而已，否則可讀性受破壞 當(dāng)重載函數(shù)有默認參數(shù)時，應(yīng)避免二義性 int fun(int a,b=0); int fun(int a); /error,9.1 C+對C的改進和擴充,9,【例9-4】參數(shù)類型上不同的重載函數(shù) #include int add(int , int); double add(double , double); void main() cout add( 5 , 10 ) endl; cout add( 5.6 , 10.2 ) endl; int add(int x , int y) return x + y; double add

6、(double x , double y) return x + y; ,9.1 C+對C的改進和擴充,10,【例9-5】參數(shù)個數(shù)上不同的重載函數(shù) #include int min( int a , int b ); int min( int a , int b , int c ); void main() cout min( -2 , 8 ) endl; cout min( 3 , 5 , 4 ) endl; int min( int a , int b ) return a b ? a : b; int min( int a , int b , int c ) int t = min( a

7、 , b ); return min( t , c ); ,9.1 C+對C的改進和擴充,11,9.1.3 帶默認參數(shù)的函數(shù),函數(shù)定義時給一個或多個參數(shù)指定默認值，調(diào)用時，如果省略參數(shù)，自動按默認值傳遞。 1. 默認參數(shù)的聲明 (1)當(dāng)有函數(shù)聲明時 void point(int x=3,int y=4) /聲明中給出默認值 void point(int x,int y) /定義中不允許給出默認值 coutxyendl; (2)沒有函數(shù)聲明時，在定義函數(shù)中給出默認值 2. 默認參數(shù)的順序規(guī)定 默認參數(shù)必須是最右邊的參數(shù)，即一個指定了默認值參數(shù)的右邊，不能出現(xiàn)沒有指定的默認參數(shù)。 void fun

8、(int a=1,int b,int c=3); /error void fun(int a,int b=2,int c=3); /ok,9.1 C+對C的改進和擴充,12,【例9-6】 使用默認參數(shù)計算立方體體積 #include int volume(int length,int width=10,int height=20) void main() int l(50),w(40),h(30),area; area=volume(l,w,h); cout“The area of cube equal:t”areaendl; area=volume(l,w); cout“The area o

9、f cube equal:t”areaendl; area=volume(l); cout“The area of cube equal:t”areaendl; int volume(int length,int width,int height) return length*width*height; ,13,9.1.4 內(nèi)聯(lián)函數(shù),1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)的需要性 #include int isnumber(char); /函數(shù)聲明 void main() char c; while(c=cin.get()!=n) if( isnumber(c) ) /調(diào)用一個小函數(shù) cout =0 ,9.1 C+對C

10、的改進和擴充,14,2. 解決辦法 限定符inline用于函數(shù)定義，稱為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。將isnumber()函數(shù)聲明為inline，即在函數(shù)聲明和定義中： inline int isnumber(char); /inline不能少 void main() / inline int isnumber(char c) return (ch=0 3.內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體限制： inline用于經(jīng)常用的小函數(shù)（15行） 內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)不能使用循環(huán)和開關(guān)語句 遞歸函數(shù)不能做內(nèi)聯(lián)函數(shù),9.1 C+對C的改進和擴充,15,9.1.5 一元作用域運算符（:）,用:在同名局部變量作用域中訪問全局變量 #include do

11、uble n=5; int main() float n=8; cout Local float value of n = n nGlobal double value of n = :n endl; return 0; ,結(jié)果： Local float value of n = 8 Global double value of n =5,9.1 C+對C的改進和擴充,16,9.1.6 引用與函數(shù),1. 引用的概念 引用是別名，聲明引用的過程就是給某個變量建立別名的過程。一般形式為： 數(shù)據(jù)類型 說明： 程序找引用的地址，只能找到所引用目標(biāo)的地址 引用一旦初始化，它就維系在一定的目標(biāo)上不在分開,

12、9.1 C+對C的改進和擴充,17,【例9-7】 聲明和使用引用 #include void main() int num1 = 2; int ,運行結(jié)果: num1=2 rNum=2 num1=5 num2=5 rNum=5 public: void print() cout name void printname() cout name; ; class course char cname20; public: void print() cout cname ;,void f1(student P) P.printname(); P.print(); /向同一個對象發(fā)送不同的消息 void

13、 f2(student P,course C) P.print(); C.print(); /向不同對象發(fā)送相同的消息 ,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,2消息（Message） 一個對象是獨立存在的模塊，通過消息激活機制可以把對象動態(tài)連接起來。所謂消息指的是用來請求對象執(zhí)行某一處理或回答某些信息的要求。所謂發(fā)送消息，實際指的是一次函數(shù)調(diào)用。,26,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,3類（Class） 類是對一組對象的抽象，它將該組對象具有的共同特征集中起來，以說明該組對象的能力和性質(zhì)。因此，具有相似的屬性和行為的一組對象就可以抽象為類。 例如，學(xué)籍管理系統(tǒng)中，張三和李四都是學(xué)生對象，都有學(xué)號、

14、姓名、系別、住址、選修學(xué)分等屬性，都能將進行注冊、退學(xué)、年級變更、轉(zhuǎn)系、地址變更和修改學(xué)分等操作，因此，可以將所有同學(xué)抽象為一個類學(xué)生類。 類是所有具有共同特征的對象的抽象，是一個抽象的概念；而對象是一個類中某個具體的實體，稱為類的實例(Instance)。類和實例的關(guān)系，是抽象和具體的關(guān)系，對象是程序執(zhí)行過程中由所屬的類動態(tài)生成的。,27,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,例如，定義學(xué)生類如下： 對象類：學(xué)生(Student) 屬性：學(xué)號(StudentNo) 姓名(Name) 系別(Department) 住址(Address) 選修學(xué)分(Credit) 方法：注冊(Enroll) 退學(xué)(D

15、rop) 年級變更(ChangeLevel) 轉(zhuǎn)系(ChangeDept) 地址變更 (ChangeAddress) 修改學(xué)分（ChangeCredit）,28,9.2.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計特性,1.封裝和數(shù)據(jù)隱藏(Encapsulation) 封裝是一種信息隱蔽技術(shù)，指的是將一個數(shù)據(jù)和與這個數(shù)據(jù)有關(guān)的操作集合放在一起形成對象，用戶只能見到對象封裝界面上的信息，對象內(nèi)部對用戶是隱蔽的。 封裝的目的:將設(shè)計者和使用者分開。使用者不必知道對象行為的細節(jié)，只需要使用設(shè)計者提供的協(xié)議命令對象去做即可。 私有數(shù)據(jù)修改的方法:數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)使對象內(nèi)部的屬性只能由該對象自己的方法進行修改，外界不能訪問，外界只

16、能通過對象提供的接口去訪問這些屬性，從而有效避免外界的錯誤對該對象的影響。,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,29,2繼承性(Inheritance) 如果有幾個類有公共的屬性或方法，最好創(chuàng)建一個包含這些公共內(nèi)容的新類來避免重復(fù)，歸類的結(jié)果是逐步抽象的過程；反之，對于復(fù)雜的類最好劃分為幾個更特殊的類，層層分類，是概念逐步細化的過程。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中允許用已有的類通過繼承的方式創(chuàng)建新類，繼承性是自動地共享類、子類和對象中的方法和數(shù)據(jù)的機制。新類稱為派生類(dervied class)或子類(subclass)，已有類稱為基類(base class)或父類(superclass)，子類繼承父類的

17、全部方法和屬性。,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,30,例如，要定義一個新類研究生類，由于研究生也是學(xué)生，具有Student的全部屬性，還有Student類沒有的導(dǎo)師等屬性，可以根據(jù)已有的Student類派生。 對象類：研究生(Graduate) 父類：學(xué)生(Student) 屬性： 學(xué)位(Program) 導(dǎo)師(Advisor) 在職否(Occupation) 方法： 學(xué)位變更(ChangeProgram) 導(dǎo)師變更(ChangeAdvisor) 狀態(tài)變更 (ChangeOccupation),9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,31,繼承是可以傳遞的，繼承可以使我們用一種簡單的方法描述事物。下

18、面是魚類的繼承層次結(jié)構(gòu)：,9.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,32,3多態(tài)性(Polymorphism) 多態(tài)性：指發(fā)出同樣的消息被不同類型的對象接收時導(dǎo)致完全不同的行為。發(fā)送消息即函數(shù)調(diào)用，不同的行為指不同的實現(xiàn)。在多個類中可能會存在一些名字相同，但實現(xiàn)過程和功能不同的方法，如： void f2(student P,course C) P.print(); C.print(); /向不同對象發(fā)送相同的消息 P.print()向?qū)ο驪發(fā)送了一個print()消息，結(jié)果調(diào)用Student類的print()函數(shù)打印出學(xué)生的名字。C.print()向?qū)ο驝發(fā)送了一個print()消息，結(jié)果調(diào)用Course類的print()函數(shù)打印出課程的名字。同樣一個消息print()，被不同