前言
努力不一定成功,但是坚持做好一件事一定很酷。
在上一篇文章 C++学习——共勉(一) 中学习了C++语言的特点和程序结构,这篇文章就简单看看面向对象的基本概念。
一:结构化程序设计
在面向对象程序设计方法出现之前,软件界流行的主流设计方法之一就是结构化程序设计方法,也称为面向对象的设计方法。
在机构化程序设计中,采用自顶向下、逐步求精以及模块化思想,有个著名的公式体现了这一思想:数据结构+算法=程序。可以说,程序基本上都含有顺序、选择、循环3种基本控制结构。
一个完整的c++程序包括以下几个部分:
- 一个主函数,可以用来调用其他函数,但是不能被调用,也叫做主程序
- 自主定义的任意多个类和全局函数
- 全局说明,在所有函数和类定义之外的变量说明和函数原型
- 必要注释
- 头文件
对于比较大的文件,可以根据主函数和所定义的各个类以及全局函数的功能和相互关系,可以将类和全局函数划分为几个程序文件,包括 cpp. 文件(源程序文件)和 .h 文件(头文件)。
1:面向对象的程序设计
对象就是数据+函数,也就是属性+操作。举个简单的例子:员工的姓名、职位、工资等就是一个个变量;员工进行加班、出差、摸鱼划水,或者获得提拔、炒鱿鱼等就是操作;而操作会施加于属性,比如“加班、出差、摸鱼划水”操作会修改“工资”属性;“提拔、炒鱿鱼“操作会修改”职位“属性。
用对象名标识一个个对象,用数据表示对象的属性,再用函数实现操作。
C++中使用对象名、属性、操作三要素来描述对象。
2:类模型结构
类模型结构和对象结构很相似,它们都含有属性和操作,唯一不同的是对象结构图中有对象名而没有类名;类模型结构图中有类名但没有对象名。
二:创建类对象的基本形式
定义一个普通对象,即类变量的基本方法有两种:
方法一
类名 对象名;
或
类名 对象名(参数);
或
类名 对象名 = 类名(参数);
可以扩展为对个对象:
类名 对象名1,对象名2,....;
或者
类名 对象名 1(参数1),对象名2(参数2),...;
方法二
类名 *对象指针名 =new 类名;
//使用该方法调用函数时,调用无参的构造函数,如果这个构造函数是由编译器为类提供的,那么类中成员变量不进行初始化。
或者
类名 *对象指针名 =new 类名();
//在创建对象时调用无参的构造函数。如果这个构造函数时由编辑器为类提供的,那么对类中的成员变量进行初始化。
或者
类名 *对象名指针 =new 类名(参数);
使用new创建对象时返回的是一个对象指针,这个指针指向本类刚创建的这个对象。使用new 创建的对象,必须用delete撤销。
声明对象引用(变量别名)格式:
类名 &对象引用名=对象;
声明对象指针格式:
类名 *对象指针名=对象的地址;
声明对象数组格式:
类名 对象数组名[数组大小];
例如,我们定义了一个类 A:
A b1,c1;//定义A类的对象b1和c1A *p=&b1;//定义一个类型为A类的指针,指向对象b1A &Q=c1;//定义A类类型对象C1的引用QA B[3];//定义A类类型对象的数组B,含有3个元素
三:类的初步知识
1:类的定义
面向对象方法中的类,是对具有相同属性中的同一类对象的抽象描述,其内部包括属性(本类的成员变量)和行为(本类的成员函数)两个主要部分,也就是类以数据为中心把相关的函数组成为一体。
在C++中,类定义的一般格式:
class 类名 { 访问范围说明符: 成员变量 1 成员变量 2 ... 成员函数声明 1 成员函数声明 2 ... 访问范围说明符: 更多成员变量 更多成员函数变量 }
类以关键字 class 开始,后面是类名。类名的定义遵循一般的标识符命名规则,也就是字母、数字、下划线的组合并且对大小写敏感,但不能使用数字开头,也不能和系统中使用的关键字完全相同。
类是具有唯一标识符的实体,就是说类名不能完全 重复,类的定义以“ ;” 结束,大括号中的部分叫做类体。
“成员变量”是类中的一类成员,代表对象的属性,个数不限,也称为数据成员。成员变量的声明方式和普通变量的声明方式相同。“成员函数“是类中的另一类成员,代表对该类对象所含数据操作的方法,个数不限,其声明方式和普通函数的相同。
成员变量和成员函数的出现次序没有限制,一个类的成员函数之可以相互调用,类中可以不含有任何成员变量和成员函数,这样的类叫做“空类”。
成员函数既可以在类体内定义,也可以在类体外定义。如果成员函数定义在类体内部,则默认是内联函数
如果成员函数定义在类体外,则类体内必须要有函数原型,类体外函数定义的前面要有限定,格式为:
返回值类型 类名::成员函数名(参数列表)
{
成员函数的函数体
}
类名是成员函数所属类的名字, 符号 :: 是类作用域的运算符,表明它后面的成员函数是属于类名标识的这个类的。返回值类型就是这个成员函数返回值的类型。
2:类成员的可访问范围
访问范围说明符一共有三种 public(公有),private(私有),protect(保护),在类的定义中可以以任意的次序出现多次。
public | 使用它修饰的类成员可以在程序任何地方被访问 |
---|---|
private | 使用它修饰的类成员仅能在本类中被访问 |
protect | 使用它修饰的类成员能在本类内和子类中被访问 |
成员的可访问范围由它之前离得最近的访问范围说明符决定,如果某个成员前面没有访问范围说明符,那么对于类来说,该成员默认为私有成员。
class A{int m,n;public:int a,b;//公有成员变量int func1();//公有成员函数private:int c,d;//私有成员变量void func2();//私有成员函数public:char e;//公有成员变量int f;//公有成员变量int func3();//公有成员函数}
类成员访问示例
#include #include using namespace std;/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */class Staff{private://私有成员string name;int salary;public://公有成员void setName(string);string getName();void setSalary(int);int getSalary();int averageSalary(Staff);};void Staff::setName(string myname){name=myname;}string Staff::getName(){return name;}void Staff::setSalary(int mysalary){salary=mysalary; }int Staff::getSalary(){return salary;}int Staff::averageSalary(Staff s1){return (salary+s1.getSalary())/2;}int main(int argc, char** argv) {Staff sL,sS;sL.setName("Linda");//name 是私有变量,不能直接访问,需要通过公有成员setName来访问sL.setSalary(12345);//salary 也是私有变量,需要借助公有成员 setSalary来访问cout<<"第一个员工的姓名和薪水是:"<<sL.getName()<<","<<sL.getSalary()<<endl;sS.setName("Susan");sS.setSalary(54321);cout<<"第二个员工的姓名和薪水是:"<<sS.getName()<<","<<sS.getSalary()<<endl;cout<<"两个员工的平均薪水是:"<<sL.averageSalary(sS)<<endl; return 0;}
输出结果:
3: 类的定义示例
//定义一个日期类myDateclass myDate{public:myDate();//构造函数 myDate(int,int,int);//构造函数 void setDate(int,int,int);//设置日期 void setDate(myDate);//设置日期 myDate getDate();//获取日期 void setYear(int);//设置年 int getMonth();//获取月 void printDate() const;//打印日期成员函数printDate()需要使用const进行限定private:int year,month,day;//成员变量,表示年,月,日 };
//在类体外定义成员函数myDate::myDate(){ year=2022,month=1,day=1;}//构造函数myDate::myDate(int y,int m,int d){year=y;month=m;day=d;}//构造函数void myDate::setDate(int y,int m,int d){year=y;month=m;day=d; return;}//设置日期void myDate::setDate(myDate oneD){year=oneD.year;month=oneD.month;day=oneD.day; return;}//设置日期myDate myDate::getDate(){return*this;}//获取日期;*this是自身对象void myDate::setYear(int y){year=y;return;}//设置年int myDate::getMonth(){return month;}//设置月void myDate::printDate()const{cout<<year<<"/"<<month<<"/"<<day; return;}//打印日期
在myDate 类中定义了分别表示年、月、日的三个私有成员变量来访问year、month、day,并且定义了公有的访问成员函数,可用于访问这些成员变量。
setDate()是重载函数,使用不同类型的量设置一个日期。getDate()用于获取函数。通常设置函数以set 为函数名前缀,获取函数以 get 为函数名前缀。
在C++语言中,当调用一个成员函数时,系统自动向它传递一个隐含的参数,这个参数是一个指向调用该函数的对象的指针,叫做 this 指针,从而使成员函数知道对哪个对象进行操作。在程序中,可以使用关键字 this 来引用该指针。例如:如果在A类中有成员变量 date 和成员函数 getDate(),通过类A的对象a 调用函数 getDate(),那么编译系统就会把对象a 的地址赋值给函数getDate()中的this 指针,this 指针访问到的成员变量 date 就是属于对象a 的成员变量,也就是 this->date 就相当与a.date。
//定义一个学生类Studentclass Student{public:void setStudent(string,myDate);//设置学生信息void setName(string);//设置姓名string getName();//获取姓名void setBirthday(myDate);//设置生日myDate getBirthday();//获取生日void printStudent() const;//打印信息 private:string name;myDate birthday;};
//在类体外定义成员函数void Student::setStudent(string s,myDate d){ name=s; birthday.setDate(d); return; } void Student::setName(string n) { name=n;return; } string Student::getName() { return name; } void Student::setBirthday(myDate d) { birthday.setDate(d);return;}myDate Student::getBirthday(){ return birthday;} void Student::printStudent() const {cout<<"姓名"<<name<<"/"<<"\t 生日";birthday.printDate();//调用类myDate 的成员函数 cout<<endl;}
定义类时,类的成员变量的类型不仅可以是系统内置的基本数据类型,还可以是类类型:定义学生类Student ,它包含姓名,生日,专业等属性,姓名可以用系统定义好的类string来表示生日可以用 定义好的类myDate 来表示。
四:访问对象的成员
1:使用对象访问成员变量与调用成员函数
定义了类和对象后就可以访问对象的成员。通过对象访问成员变量的一般格式:
对象名.成员变量名
调用成员函数的一般格式:
对象名.成员函数名(参数表)
程序举例
验证Student 类功能的驱动程序
#include #include #include "myDate.h"#include "Student.h"using namespace std; /* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */int main(int argc, char** argv) {Student ss;int y,m,d;string name_;cout<<"请输入学生的姓名和生日" <<endl;cin>>name_>>y>>m>>d;ss.setStudent(name_,myDate(y,m,d));//创建Student的对象 ss,这里要考虑到成员名的访问范围,需要通过类Student 提供的公有访问方法即setStudent()才能将键盘读入的字符串赋值给对象ss。ss.printStudent();return 0;}
输出结果:
2:使用指针访问对象的成员
我们将程序主函数修改一下:
int main(){ Student ss;int y,m,d;string name_;Student *st=&ss;//指针st,指向ss,并使用&ss给指针赋初值cout<<"请输入学生的姓名和生日";cin>>name_>>y>>m>>d;st->setStudent(name_,myDate(y,m,d));//指针操作符指针名->成员名st->printStudent();return 0;}
3:使用引用访问对象的成员
int main(){Student ss;int y,m,d;string name_;Student &sn=ss;//ss的别名sn,sn和ss成为同一个对象的不同名字cout<<"请输入学生的姓名和生日";cin>>name_>>y>>m>>d;sn.setStudent(name_,myDate(y,m,d));//访问成员时采用点操作符 引用名.成员名sn.printStudent();return 0;
五:标识符的作用域与可见性
每个标识符都有各自的作用域(指的是标识符的有效范围,也就是它在程序中的存在区域)和可见性(是指在程序中的哪个区域里可以使用),对于同一个标识符来说,这两个区域可能是不完全重合的。类名、函数名、变量名等都是标识符。
c++中的标识符的作用域有函数原型作用域、局部作用域(块作用域)、类作用域和命名空间作用域。
1:函数原型作用域
在声明函数时原型时形参的作用范围就是函数原型作用域,这是c++程序中最小的作用域,生命周期最短:
double area(double d)
d为参数,作用域是原型作用域,即标识符d的作用范围在函数 area 形参列表的左右括号之间,在程序的其他地方不能应用这个标识符。
函数原型作用域的作用范围就在括号中
2:局部作用域
程序中使用相匹配的一对大括号括起来的一段程序叫做块。作用域局限在块内的叫做局部作用域:
3:类作用域
类可以被看作是一组有名字的成员的集合,类X的成员m具有类作用域,对m的访问方式有:
如果在类X 的成员函数中没有声明同名的局部作用域标识符,就可以在该函数内直接访问成员m;
在类外,可以通过表达式x.m或X::m进行访问;还可以通过ptr->来访问,其中ptr是指向类X的一个对象的指针
4:命名空间作用域
命名空间是为了消除同名引起的歧义,具有命名空间作用域的变量也叫做全局变量。定义命名空间的一般格式:
namespace 命名空间名{命名空间内的各种声明(函数声明等)}
c++标准库中所有的标识符都定义在一个名为std 的命名空间中,因此在程序的示例部分中都出现了:using namespace std;
总结
当我们在实施自己的计划,追求自己的理想时,如果能够坚持下去,再坚持下去,或许我们在年老甚或离开人世的时候,会少一些遗憾。
如有不足,还请指正,感谢!