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第9章 类和对象 杨琦 西安交通大学计算机教学实验中心 本章目标 了解 面向对象程序设计基本原理 理解 抽象、封装、继承和多态的含义 理解 类和对象的概念 掌握 利用类来解决具体问题的方法 授课内容 9.1 面向对象概述 9.2 类与对象的声明和定义 9.3 成员函数 9.4 对象的访问 9.5 对象的存储 9.6 类的组合 9.7 接口与实现方法的分离 9.1、面向对象基本概念 两种程序设计思想: 面向过程的程序设计(Structure Programming) 以功能为中心，采用函数来描述操作 面向对象程序设计(Object Oriented Programming) 以数据为中心，采用对象来描述内部属性和操作方法 9.1、面向对象概述 面向过程的程序设计(Structure Programming) 数据结构一旦变化，则必须改写函数，如排序函数 数据和函数实质上依赖，形式上分离是弊端 程序=算法+数据结构 面向对象程序设计(OOP) 客观世界是由各种各样的实体构成 实体是由属性（特征）和操作（方法）组成 对象指现实世界中的某个实体，如手表、电梯、研究生 OOP采用软件对象模拟客观世界中实际对象 程序=（对象+对象+…)+消息 OOP方法是SP方法的继承和发展 对象由结构化程序段组成，“结构体的延伸、扩展” OOP的优点 开发时间短，效率高，可靠性高 重用，共享，可维护性，精简 适合于大型程序长时间的团队开发工作 思考：为什么要引入…？ 为什么要引入数组？ 太多的变量（全班同学的C++成绩） 为什么要引入函数？ 结构化程序设计、代码重用 为什么要引入指针？ 参数传递、动态分配内存 为什么要引入结构体？ 复合数据结构，不同数据类型的聚合在一起 从面向过程到面向对象 客观世界的组成： 对象 对象之间的联系 对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。 一个对象由一组属性和这组属性进行操作的一组服务组成。 类的基本概念 把众多的事物归纳、划分成一些类是人类在认识客观世界时经常采用的思维方法。分类的原则是抽象。 类的定义： 类是具有相同属性和服务的一组对象的集合。 在面向对象的编成语言中，类是一个独立的程序清单，它应该有一个类名并包括属性说明和服务说明两个主要部分。 类与对象的关系： 模具 ——--〉铸件 类 实例化—--〉对象 对象 抽象化—--〉类 从面向过程到面向对象 面向对象程序设计的特征 抽象：数据抽象+代码抽象，如电视机、学生 封装：操作过程和数据封藏起来，组成统一体 继承：将对象(实体)之间的差异通过继承性加以描述 基类(父对象)和派生类(子对象)，如水果、人 多态性：指相同语法结构(数据或操作)代表多种功能 虚函数、函数重载，如+、—、*、/、排序 1. 抽象 抽象(abstraction)是形成概念的必要手段，它是从许多事物中舍弃个别的、非本质性的特征，抽取共同及本质性的特征。 抽象是面向对象方法中使用最为广泛的原则，例如系统中的对象是对现实世界中事物的抽象；类是对象的抽象；数据成员是事物静态特征的抽象；成员函数是事物动态特征的抽象等。 在软件开发领域中，早在面向对象方法出现之前就已经开始运用抽象的原则，主要是过程抽象和数据抽象。 2. 封装 封装就是把对象的属性和服务结合成一个独立的相同单位，并尽可能隐藏对象的内部细节。 第一个含义：把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立单位（即对象）。 第二个含义：信息隐藏，即尽可能隐藏对象的内部细节，对外形成一个边界（或者说形成一道屏蔽），只保留有限的对外接口使之与外部发生联系。 3. 继承 继承类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称作特殊类对一般类的继承。 例如：水果、苹果； 人、职员。 多继承：一个类可以是多个一般类的特殊类，它从多个一般类中继承了属性与服务。 例如：水上飞机是轮船和飞机的特殊类 通常我们称一般类为父类，特殊类为子类。 4. 多态性 对象的多态性是指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。 这使得同一个属性或服务名在一般类及其各个特殊类中具有不同的语义。例如：“几何图形”的“绘图”方法，“椭圆”和“多边形”都是“几何图形”的子类，其“绘图”方法功能不同。 9.2、 类与对象的声明和定义 9.2.1. 类的定义 注意： 类声明以关键字class开始，其后跟类名。 类所声明的内容用花括号括起来，右花括号后的分号作为类声明语句的结束标志。这一对花括号“{}”之间的内容称为类体。 类中定义的数据和函数称为这个类的成员（数据成员和成员函数）。 类成员均具有一个属性，叫做访