C++学习之路(十二)

第10章 对象和类

(一)过程性编程和面向对象编程

面向对象是相对于面向过程而言的,面向过程,强调的是功能行为,面向对象,将功能封装进对象,强调具备功能的对象

面向对象编程(OOP)特性:抽象、封装和数据隐藏、多态、继承和代码的重用性

(二)抽象和类

1.抽象是通往用户定义类型的捷径,在C++中,用户定义类型指的是实现抽象接口的类设计

指定基本类型完成了三项工作:

(1)决定数据对象需要的内存数量;

(2)决定如何解释内存中的位(long和float在内存中占用的位数相同,但将它们转换为数值的方法不同)

(3)决定可使用数据对象执行的操作或方法

2.类将数据表示和操纵数据的方法组合成一个整洁的包

类规范由两个部分组成:

(1)类声明:以数据成员的方式描述数据部分,以成员函数(方法)的方式描述公有接口

(2)类方法定义:描述如何实现类成员函数

3.数据隐藏:防止程序直接访问数据

封装:将数据放在类的私有部分;将类函数定义和类声明放在不同的文件中

类和结构的唯一区别:结构的默认访问类型是public,而类为private,使用类来实现类描述,而把结构限制为纯粹的数据对象(普通老式数据(POD,Plain Old Data)结构)

4.实现类成员函数

成员函数特殊特征:

(1)定义成员函数时,使用作用域解析运算符(::)来标识函数所属的类;

(2)类方法可以访问类的private组件

所创建的每个新对象都有自己的存储空间,用于存储其内部变量和类成员;但同一个类的所有对象共享同一组类方法,即每种方法只有一个副本。例如,假设kate和joe都是Stock对象,则kate.shares将占据一个内存块,而joe.shares占据另一个内存块,但kate.show()和joe.show()都调用同一个方法,即它们将执行同一个代码块,只是将这些代码块用于不同的数据。在OOP中,调用成员函数被称为发送消息,因此将同样的消息发送给两个不同的对象将调用同一个方法,但该方法被用于两个不同的对象

5.小结

类声明的格式如下:

1class className 2{ 3private: 4 data member declarations 5public: 6 member function prototypes 7}; 8

公有部分的内容构成了设计的抽象部分—公有接口,将数据封装到私有部分中可以保护数据的完整性,这被称为数据隐藏。因此,C++通过类使得实现抽象、数据隐藏和封装等OOP特性很容易

(三)类的构造函数和析构函数

类构造函数:专门用于构造新对象,将值赋给它们的数据成员

1.声明构造函数

声明原型:(注意,没有返回类型,原型位于类声明的公有部分)

Stock(const string & co,long n=0, double pr=0.0);

2.定义构造函数(程序声明对象时,将自动调用构造函数)

1Stock::Stock(const string & co, long n, double pr) 2{ 3company=co; 4 if(n<0) 5 { 6 std::cerr<<"Number of shares can't be negative;" 7 <<company<<"shares set to 0.\n"; 8 shares=0; 9 } 10 else 11 shares=n; 12 share_val=pr; 13 set_tot(); 14} 15 16

3.使用构造函数:

显式地调用构造函数:

Stock food=Stock("World Cabbage",250,1.25);

隐式地调用构造函数:

Stock garment("Furry Mason",50,2.5);

构造函数与new使用:Stock * pstock=new Stock("Electroshock Games",18,19.0);

4.默认构造函数

1Stock fluffy_the_cat; //隐式地调用默认构造函数时,不要使用圆括号 2定义默认构造函数: 3给已有构造函数的所有参数提供默认值: 4Stock(const string & co="Error", int n=0, double pr=0.0); 5通过函数重载来定义另一个构造函数——一个没有参数的构造函数: 6Stock(); 7 8

注意:在设计类时,通常应提供对所有类成员做隐式初始化的默认构造函数

5.析构函数

Stock析构函数的原型是:~Stock();  析构函数没有返回值,没有声明类型,没有参数

如果创建的是静态存储类对象,则其析构函数将在程序结束时自动被调用;

如果创建的是自动存储类对象,则其析构函数将在程序执行完代码块时(该对象是在其中定义的)自动被调用;

如果对象是通过new创建的,则它将驻留在栈内存或自由存储区中,当使用delete来释放内存时,其析构函数将自动被调用;

程序创建临时对象来完成特定的操作,程序将在结束对该对象的使用时自动调用其析构函数

6.const成员函数

show() 声明:void show() const;

函数定义:void stock::show() const

(四)this指针

1const Stock & Stock::topval(const Stock &s) const 2{ 3 if(s.total_val>total_val) 4 return s; 5 else 6 return *this; 7} 8

(五)对象数组

声明对象数组:Stock mystuff[4];

利用构造函数初始化数组元素:

1const int STKS=42Stock stocks[STKS]={ 3 stock("NanoSmart",12.5,20), 4 stock("Boffo Objects",200,2.0), 5 stock("Monolithic Obelisks",130,3.25), 6 stock("Fleep Enterprises",60,6.5) 7 }; 8

如果类包含多个构造函数,则可以对不同的元素使用不同的构造函数:

1const int STKS=10; 2Stock stocks[STKS]={ 3 Stock("NanoSmart",12.5,20), 4 Stock(), 5 Stock("Monolithic Obelisks",130,3.25), 6}; 7

初始化对象数组的方案是,首先使用默认构造函数创建数组元素,然后花括号中的构造函数将创建临时对象,然后将临时对象的内容复制到相应的元素中。因此,要创建类对象数组,则这个类必须有默认构造函数。

(六)类作用域

1.作用域为类的常量:

第一种方式是在类中声明一个枚举

1class Bakery 2{ 3private: 4 enum{Months=12}; 5 double costs[Months]; 6 ... 7

第二种在类中定义常量的方式——使用关键字static:

1class Bakery 2{ 3private: 4 static const int Months=12; 5 double costs[Months]; 6 ... 7 8

2.作用域内枚举(C++11)

C++11提供了一种新枚举,其枚举量的作用域为类(也可用struct代替class):

1enum class egg{Small,Medium,Large,Jumbo}; 2enum class t_shirt{Small,Medium,Large,Xlarge}; 3

显式类型转换:

1int Frodo=int(t_shirt::Small); 2

默认情况下,C++11作用域内枚举的底层类型为int:

1enum class:short pizza{Small,Medium,Large,Xlarge}; 2

:short将底层类型指定为short

(七)抽象数据类型

抽象数据类型(abstract data type,ADT),以通用的方式描述数据类型,而没有引入语言或实现细节。例如,通过使用栈,可以以这样的方式存储数据,即总是从堆顶添加或删除数据。例如,C++程序使用栈来管理自动变量。当新的自动变量被生成后,它们被添加到堆顶,消亡时,从栈中删除它们

首先,栈存储了多个数据项(该特征使得栈成为一个容器——一种更为通用的抽象);其次,栈由可对它执行的操作来描述

(1)可创建空栈;

(2)可将数据项添加到堆顶(压入);

(3)可从栈顶删除数据项(弹出);

(4)可查看栈是否填满;

(5)可查看栈是否为空

可以将上述描述转换为一个类声明,其中公有成员函数提供了表示栈操作的接口,而私有数据成员负责存储栈数据,类概念非常适合于ADT方法

1//头文件stock00.h 类定义 2#ifndef STOCK00_H_ 3#define STOCK00_H_ 4 5typedef int Item; //类型别名声明 6 7class Stack 8{ 9private: 10 11 enum { MAX = 10 }; 12 Item items[MAX]; 13 int top; 14public: 15 Stack(); 16 bool isempty() const; 17 bool isfull() const; 18 bool push(const Item & item); 19 bool pop(Item & item); 20}; 21 22#endif 23

 

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