类和对象及其封装性

1. 类和对象及其封装性

2. 回顾：面向对象的方法 • 目的： • 实现软件设计的产业化。 • 观点： • 自然界是由实体（对象）所组成。 • 程序设计方法： • 使用面向对象的观点来描述模仿并处理现实问题。 • 要求： • 高度概括、分类、和抽象。

3. 抽象 抽象是对具体对象（问题）进行概括，抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。 • 先注意问题的本质及描述，其次是实现过程或细节。 • 数据抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量）。 • 代码抽象：描述某类对象的共有的行为特征或具有的功能。 • 抽象的实现：通过类的声明。

4. 抽象实例——钟表 • 数据抽象： int Hour, int Minute, int Second • 代码抽象： SetTime(), ShowTime()

5. 抽象实例——钟表类 class Clock { public: void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second; };

6. 抽象实例——人 • 数据抽象： char *name,char *sex,int age,int id • 代码抽象： 生物属性角度：GetCloth(), Eat(), Step(),… 社会属性角度：Work(), Promote() ,…

7. 封装 将抽象出的数据成员、代码成员相结合，将它们视为一个整体。 • 目的是曾强安全性和简化编程，使用者不必了解具体的实现细节，而只需要通过外部接口，以特定的访问权限，来使用类的成员。 • 实现封装：类声明中的{}

8. 外部接口 边界 封装 • 实例： class Clock { public: void SetTime(int NewH,int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour,Minute,Second; }; 特定的访问权限

9. 类与对象的声明和定义 1. 类的定义 类的定义: • 成员函数的定义 • 数据成员的定义

10. 2、声明类的一般形式为 class 类名 { private： 私有数据和函数 public： 公有数据和函数 protected： 保护数据和函数 }；

11. 3、说明 （1）类声明以关键字class开始，其后跟类名。 （2）类所声明的内容用花括号括起来，这一对花括号“{ }”之间的内容称为类体。 （3）类中定义的数据和函数分别是数据成员和成员函数

12. 4、访问权限 （1）用于控制对象的某个成员在程序中的可访问性 （2）关键字private 、public和protected 定义的成员访问权限分别是私有、公有和保护的，把这些成员分别叫做私有成员、公有成员和保护成员 （3）所有成员默认声明为private权限。

13. 例: 定义一个Person类 class Person {private: char Name[20]; int Age; char Sex; public: void Register(char *name, int age, char sex); void ShowMe(); };

14. 成员函数的定义 返回类型 类名∷成员函数名（参数列表） { 成员函数的函数体//内部实现 } 其中“∷”是作用域运算符，“类名”是成员函数所属类的名字，“∷”用于表明其后的成员函数是属于这个特定的类。换言之，“类名∷成员函数名”的意思就是对属于“类名”的成员函数进行定义，而“返回类型”则是这个成员函数返回值的类型。余下的工作就是定义成员函数的函数体。

15. 二、对象的定义 定义格式： <类名> <对象1>，<对象2>，… ； 例如：Person person1,person2;

16. 3 成员函数 一、成员函数的定义 格式：<类型> <类名>::<函数名>(<参数表>) { <函数体> } 二、内联成员函数 使用关键字inline将成员函数定义为内联函数 例如： inline void Person:: Register(char *name, int age, char sex) {……；}

17. 例: Person类成员函数的定义 void Person:: Register(char *name, int age, char sex) { strcpy(Name, name); Age = age; Sex = (sex == 'm'? 'm':‘f'); } void Person:: ShowMe() { cout << Name << '\t' << Age << '\t' << Sex << endl; }

18. 4 对象的访问 1、在类的作用域内，成员函数直接访问同类中的数据成员 2、在类的作用域外，对象访问其数据成员或成员函数需使用运算符“．” 3、在类的作用域外，禁止直接访问一个对象中的私有成员 4、同类对象之间可以整体赋值 5、对象用作函数的参数时属于赋值调用；函数可以返回一个对象

19. 例 :完整的人事资料输入输出程序 int main() { char name[20], sex; int age; Person person1, person2; cout << "Enter a person's name, age and sex:"; cin >> name >> age >> sex; person1.Register(name, age, sex);

20. cout << "person1: \t"; person1.ShowMe(); //调用类的成员函数输出 person1.Register("Zhang3", 19, 'm'); cout << "person1: \t"; person1.ShowMe(); //调用类的成员函数输出 person2 = person1; //对象之间的赋值 cout << "person2: \t"; person2.ShowMe(); //调用类的成员函数输出 return 0; }

21. 例: 简单的日期类 定义一个最简单的日期类，仅包含说明日期的数据成员。 // Example : 最简单的日期类 #include <iostream> using namespace std; class Date { public: int day, month, year; };

22. int main() { Date date1, date2; //声明2个日期对象 cin >> date1.day >> date1.month >> date1.year; cout << date1.month << “-“ << date1.day << “-“ << date1.year << endl; cin >> date2.day >> date2.month >> date2.year; cout << date2.month << “-“ << date2.day << “-“ << date2.year << endl; return 0; }

23. 例: 定义最简单的日期类，用函数实现对象的输入输出操作。 #include <iostream> using namespace std; class Date { public: int day, month, year; }; void set_date(Date& d); void show_date(Date d);

24. int main() { Date date1, date2; //声明2个日期对象 set_date(date1); //使用全局函数操作数据成员 show_date(date1); set_date(date2); show_date(date2); return 0; }

25. void set_date(Date& d) { cin >> d.day >> d.month >> d.year; } void show_date(Date d) { cout << d.month << "-" << d.day << "-" << d.year << endl; }

26. 例定义简单的完整意义上的日期类 #include <iostream> using namespace std; class Date { int day, month, year; public: void init(int,int,int); //初始化数据成员 void print_ymd(); void print_mdy(); };

27. void Date::init(int yy, int mm, int dd) { month = ( mm >= 1 && mm <= 12 ) ? mm : 1; year = ( yy >= 1900 && yy <= 2100 ) ? yy : 1900; day = ( dd >= 1 && dd <= 31 ) ? dd : 1; } void Date::print_ymd() { cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;} void Date::print_mdy() { cout << month << "-" << day << "-" << year << endl;}

28. int main() { Date date1,date2; date1.print_ymd(); //未初始化时的情况 date1.init(2006,3,28); //正确的初始化数据 date1.print_ymd(); date1.print_mdy(); date2.init(2006,13,38); //错误的初始化数据 date2.print_ymd(); date2.print_mdy(); return 0; }

29. 程序设计举例 • 点类和圆类 • 在二维平面空间上，使用（x，y）坐标可以确定一个点，确定了圆心坐标和半径可以确定一个圆。声明一个点类，并使用这个点类的对象为数据成员声明圆类。

30. // Point.h文件 Point类的声明 #ifndef POINT_H #define POINT_H class Point { int x, y; //点的x和y坐标 public: void SetPoint( int, int ); // 设置坐标 int GetX() { return x; } // 取x坐标 int GetY() { return y; } // 取y坐标 void Print(); //输出点的坐标 }; #endif

31. // Point.cpp文件 Point类的成员函数定义 #include <iostream> using namespace std; #include "point.h" void Point::SetPoint( int a, int b ) { x = a; y = b; } void Point::Print() { cout << '[' << x << ", " << y << ']';}

32. // Circle.h文件 Circle类的声明 #ifndef CIRCLE_H #define CIRCLE_H #include <iostream> using namespace std; #include "point.h" class Circle { double Radius; Point Center;

33. public: void SetRadius(double); //设置半径 void SetCenter(Point); //设置圆心坐标 double GetRadius(); //取半径 Point GetCenter(); //取圆心 double Area(); //计算面积 void Print(); //输出圆心坐标和半径 }; #endif

34. // Circle.cpp文件 Circle类的成员函数定义 #include <iostream> using namespace std; #include "circle.h" void Circle::SetRadius(double r) { Radius = ( r >= 0 ? r : 0 ); } void Circle::SetCenter(Point p) { Center = p; } Point Circle::GetCenter() { return Center; }

35. double Circle::GetRadius() { return Radius; } double Circle::Area() { return 3.14159 * Radius * Radius; } void Circle::Print() { cout << "Center = "; Center.Print(); cout << "; Radius = " << Radius << endl; }

36. // Example.cpp文件: Circle Demo #include <iostream> using namespace std;#include "point.h" #include "circle.h" int main() { Point p,center; p.SetPoint(30,50); center.SetPoint(120,80); Circle c; c.SetCenter(center); c.SetRadius(10.0);

37. cout << "Point p: "; p.Print(); cout << "\nCircle c: "; c.Print(); cout << "The centre of circle c: "; c.GetCenter().Print(); cout << "\nThe area of circle c: " << c.Area() << endl; return 0; }

38. 构造函数 • 构造函数（constructor） • 用于对对象进行初始化的一个或一组函数。 • 构造函数是特殊的公有成员函数，其特征如下： 1.函数名与类名相同。 2.构造函数无函数返回类型说明。 3.在新的对象被建立时，该对象所属的类的构造函数自动被调用。 4.构造函数可以重载。它们由不同的参数表区分。

39. 对象的初始化和构造函数 例: 定义一个带构造函数的日期类。 #include <iostream> using namespace std; class Date { int day,month,year; public: Date(); //构造函数 void init(int,int,int); //对数据成员赋值 void print_ymd(); void print_mdy(); };

40. Date::Date() { year = 1900; month = 1; day = 1; }

41. void Date::init(intyy, int mm, intdd) { month = ( mm >= 1 && mm <= 12 ) ? mm : 1; year = ( yy >= 1900 && yy <= 2100 ) ? yy : 1900; day = ( dd >= 1 && dd <= 31 ) ? dd : 1; } void Date::print_ymd() { cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;} void Date::print_mdy() { cout << month << "-" << day << "-" << year << endl;}

42. int main() { Date date1, date2; //创建2个日期类对象 date1.print_ymd(); //输出使用init赋值前对象的内容 date2.print_ymd(); date1.init(2006, 3, 28); //正确的赋值数据 date1.print_ymd(); date1.print_mdy(); date2.init(2006,13,38); //错误的赋值数据 date2.print_ymd(); date2.print_mdy(); return 0; }

43. 二、构造函数的重载 构造函数重载时，这些构造函数的参数的个数或类型不同 例: 定义一个带重载构造函数的日期类。 #include <iostream> using namespace std; class Date { int day,month,year; public: Date(); //构造函数 Date(int,int,int); //构造函数 void init(int,int,int); void print_ymd(); void print_mdy(); };

44. Date::Date() { year = 1900; month = 1; day = 1; } Date::Date(int yy, int mm, int dd) { init(yy,mm,dd); }

45. void Date::init(intyy, int mm, intdd) { month = ( mm >= 1 && mm <= 12 ) ? mm : 1; year = ( yy >= 1900 && yy <= 2100 ) ? yy : 1900; day = ( dd >= 1 && dd <= 31 ) ? dd : 1; } void Date::print_ymd() { cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;} void Date::print_mdy() { cout << month << "-" << day << "-" << year << endl;}

46. int main() { //使用2个不同的重载构造函数创建2个日期类对象 Date date1, date2(2006,3,28); date1.print_ymd(); date2.print_ymd(); date1.init(2006,3,28); date1.print_ymd(); date2.init(2006,4,8); date2.print_ymd(); return 0; }

47. 三. 数据成员的初始化 1．在构造函数的函数体中进行初始化。 2．在构造函数的头部初始化。 3．混合初始化 4. 使用默认参数初始化。

48. 1. 在构造函数的函数体中初始化 class Person { char Name[20]; int Age; char Sex; public: Person() { strcpy(Name, "XXX"); Age = 0; Sex = 'm'; } } 例如, 当遇到声明 Person personl; Person person2;

49. 2.在构造函数的头部初始化。 其格式为： <类名>::<构造函数>(<参数表>)：<变量1>（<初值1>）, …, <变量n>（<初值n>） { …… } 例如 Person::Person(): Age(0),Sex('m') { }

50. 3.混合初始化 。 例如 Person::Person(): Age(0),Sex('m') { strcpy(m_strName, “XXX”); }