C++的面向?qū)ο蠡A(chǔ)知識(shí)

11.1傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法

一．程序設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步

在20世紀(jì)60年代，軟件曾出現(xiàn)過(guò)嚴(yán)重危機(jī)，由軟件錯(cuò)誤而引起的信息丟失、系統(tǒng)報(bào)廢事件屢有發(fā)生。為此1968年，荷蘭學(xué)者提出了程序設(shè)計(jì)中常用的GOTO語(yǔ)句的三大危害：破壞了程序的靜動(dòng)一致性；程序不易測(cè)試；限制代碼化。此舉引起了軟件界長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的論戰(zhàn)，并由此產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)化程設(shè)計(jì)方法，同時(shí)誕生了基于這一設(shè)計(jì)方法的程序設(shè)計(jì)Pascal.Pascal一經(jīng)推出，它的簡(jiǎn)潔明了以及豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)，為程序員提供了極大的方便性與靈活性，同時(shí)它特別適合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此大受歡迎。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想在整個(gè)20世紀(jì)70的軟件開(kāi)發(fā)中占絕對(duì)統(tǒng)治地位。二．什么是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(StructureProgramming)

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是上個(gè)世紀(jì)60年代誕生的，在70年代到80年代已遍及全球，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是：自頂向下、逐步求精；其程序結(jié)構(gòu)是按功能劃分若干個(gè)基本模塊，這些模塊形成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)；各模塊之間的關(guān)系盡可能簡(jiǎn)單，在功能上相對(duì)獨(dú)立；每一模塊內(nèi)部均是由順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)組成；結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的四條原則是：1.自頂向下；2.逐步求精；3.模塊化；4.限制使用goto語(yǔ)句。

當(dāng)數(shù)據(jù)和過(guò)程相互獨(dú)立時(shí)，總存在著用錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)調(diào)用正確的程序模塊或用正確的數(shù)據(jù)調(diào)用了錯(cuò)誤的程序模塊的可能性。因此，要使數(shù)據(jù)與程序始終保持相容，已經(jīng)成為程序員的一個(gè)沉重負(fù)擔(dān)。上述這些問(wèn)題，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法本身是解決不了的，到了70年代末期，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)已無(wú)法滿足用戶需求的變化，于是面向?qū)ο蠹夹g(shù)開(kāi)始浮出水面。11.1.2面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法

一．面向?qū)ο蟮挠蓙?lái)和發(fā)展

面向?qū)ο蠓椒ㄆ鹪从诿嫦驅(qū)ο笳Z(yǔ)言，編程語(yǔ)言得到應(yīng)用和發(fā)展的同時(shí)，面向?qū)ο蟮姆椒ǖ玫搅税l(fā)展。和任何事物一樣，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言也經(jīng)歷了它的發(fā)生、發(fā)展階段，走向成熟。1.在60年代初期，Algo語(yǔ)言使封裝思想誕生。2.在60年代后期，Simula引入對(duì)象和消息機(jī)制，對(duì)象和對(duì)象之間可以通過(guò)發(fā)送消息來(lái)進(jìn)行相互通信，這就是導(dǎo)致了數(shù)據(jù)封裝與通信思想的產(chǎn)生。

3.到了70年代，都許多語(yǔ)言如CLU、Ads、Modula-2等都開(kāi)始支持?jǐn)?shù)據(jù)與封裝，這導(dǎo)致了抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型發(fā)展。4.1980年，出現(xiàn)Smalltalk-80商品化的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，它是純粹的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言。5.80年代中期到90年代，出現(xiàn)了大批面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言趨于成熟，從此面向?qū)ο蠓椒ㄗ呦驅(qū)嵱?。二．面向?qū)ο蟮幕舅枷?/p>

其基本思想是使用對(duì)象、類(lèi)、繼承、封裝、消息等基本概念來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。從現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的事物（即對(duì)象）出發(fā)來(lái)構(gòu)造軟件系統(tǒng)，并且在系統(tǒng)構(gòu)造中盡可能運(yùn)用人類(lèi)的自然思維方式。三．面向?qū)ο蟮幕靖拍?/p>

1．對(duì)象：特性+行為

第一個(gè)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言是60年代開(kāi)發(fā)的Simula—67。其目的是為了解決模擬問(wèn)題。典型的模擬問(wèn)題是銀行出納業(yè)務(wù)，包括出納部門(mén)、顧客、業(yè)務(wù)、貨幣的單位等大量的“對(duì)象”。把那些在程序執(zhí)行期間除了狀態(tài)之外其他方面都一樣的對(duì)象歸在一起，構(gòu)成對(duì)象的“類(lèi)”，這就是“類(lèi)”一詞的來(lái)源。類(lèi)描述了一組有相同特性（數(shù)據(jù)元素）和相同行為（函數(shù)）的對(duì)象。2．繼承：類(lèi)型關(guān)系

特殊類(lèi)的對(duì)象擁有其一般類(lèi)的全部屬性與服務(wù)，稱(chēng)作特殊類(lèi)對(duì)一般類(lèi)的繼承。一個(gè)類(lèi)可以是多個(gè)一般類(lèi)的特殊類(lèi)，它從多個(gè)一般類(lèi)中繼承了屬性與服務(wù)，這稱(chēng)為多繼承。例如，客輪是輪船和客運(yùn)工具的特殊類(lèi)。在java語(yǔ)言中，通常我們稱(chēng)一般類(lèi)為父類(lèi)，特殊類(lèi)為子類(lèi)。3．封裝性

封裝性就是把對(duì)象的屬性和服務(wù)結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的相同單位，并盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，包含兩個(gè)含義：把對(duì)象的全部屬性和全部服務(wù)結(jié)合在一起，形成一個(gè)不可分割的獨(dú)立單位（即對(duì)象）。信息隱蔽，即盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對(duì)外形成一個(gè)邊界，只保留有限的對(duì)外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。4.多態(tài)性

對(duì)象的多態(tài)性是指在一般類(lèi)中定義的屬性或服務(wù)被特殊類(lèi)繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型或表現(xiàn)出不同的行為。11.2C++對(duì)C的擴(kuò)充

11.2.1C++語(yǔ)言源程序的編譯

為了解C++語(yǔ)言源程序的編譯過(guò)程首先介紹一些基本術(shù)語(yǔ)：

1．源程序：用源語(yǔ)言寫(xiě)的有待翻譯的程序，稱(chēng)為“源程序”。源程序可以是匯編語(yǔ)言，也可以是高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，所以用它們寫(xiě)出的程序都是源程序。

2．目標(biāo)程序：是源程序通過(guò)翻譯加工以后所生成的程序。目標(biāo)程序可以用機(jī)器語(yǔ)言表示，也可以用匯編語(yǔ)言或其他中間語(yǔ)言表示。

3．翻譯程序：是指用來(lái)把源程序翻譯為目標(biāo)程序的程序。對(duì)翻譯程序來(lái)說(shuō)，源程序是它的輸入，而目標(biāo)程序則是其輸出。11.2.2基本數(shù)據(jù)類(lèi)型

1．C++類(lèi)型分類(lèi)C++的數(shù)據(jù)類(lèi)型有基本數(shù)據(jù)類(lèi)型和非基本數(shù)據(jù)類(lèi)型。基本數(shù)據(jù)類(lèi)型是C++內(nèi)部預(yù)先定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型。主要有整型、字符型、實(shí)型、布爾型這四種基本類(lèi)型。非基本數(shù)據(jù)類(lèi)型包括指針、數(shù)組、結(jié)構(gòu)、類(lèi)等。2.整型標(biāo)準(zhǔn)C++中6種整型short、int、long、unsignedshort、unsignedint、unsignedlong。以在十六位計(jì)算機(jī)中表示為例它們的范圍如下表11.2-1：類(lèi)型說(shuō)明長(zhǎng)度（字節(jié)）范圍short短整型2-32768~32767int整型2-32768~32767llong長(zhǎng)整型4-2147483648~2147483647unsignedshort無(wú)符號(hào)短整型20~65535unsignedint無(wú)符號(hào)整型20~65535unsignedlong無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型40~42949672953．字符型字符文字由單引號(hào)‘限定，字符值以整型的方式存儲(chǔ)。【例11.1】字符變量intmain(){//打印字符和已在內(nèi)部存儲(chǔ)的整型值charc=ˊAˊ；cout<<"c="<<c<<",int(c)="<<int(c)<<endl；c=ˊtˊ；cout<<"c="<<c<<",int(c)="<<int(c)<<endl；}運(yùn)行結(jié)果：c=A，int(c)=65c=t，int(c)=116由于字符值被用于輸入和輸出，因此它們表現(xiàn)為字符的形式而不是整型的形式：字符A是以字母A的形式而不是以它的內(nèi)部表示的整數(shù)值65的形式被打印出來(lái)。程序中用類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符int()將其內(nèi)部對(duì)應(yīng)的整型值展示出來(lái)。這就是字母的ASCII碼。字符型的范圍如下表11.2-2：類(lèi)型說(shuō)明長(zhǎng)度（字節(jié)）范圍char字符型1-128~127unsignedchar無(wú)符號(hào)字符型10~2554．實(shí)型C++支持3種實(shí)數(shù)型：float、double、longdouble。在大多數(shù)系統(tǒng)中，double使用float兩倍的字節(jié)數(shù)。典型的是float使用4字節(jié)，double使用8字節(jié)，longdouble使用8、10、12或16字節(jié)。實(shí)型的范圍如下表11.2-3：類(lèi)型說(shuō)明長(zhǎng)度（字節(jié)）float浮點(diǎn)型4double雙精度型8Longdouble長(zhǎng)雙精度型105．布爾型

布爾型變量只能取兩個(gè)值：false和true。這兩個(gè)值被存為0和1。標(biāo)準(zhǔn)C++中，布爾型被稱(chēng)為bool?！纠?1.3】布爾類(lèi)型變量

intmain(){//打印布爾變量的值

boolflag=false；

cout<<"flag="<<flag<<endl；

flag=true；

cout<<"flag="<<flag<<endl；

}運(yùn)行結(jié)果：flag=0flag=1注意false值被打印成整數(shù)0而true值被打印成整數(shù)1。6．?dāng)?shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換c++中數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換有兩種，即隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換和顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換。隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換由編譯器自動(dòng)完成，當(dāng)編譯器遇到不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)參與同一運(yùn)算時(shí)，會(huì)自動(dòng)將它們轉(zhuǎn)換成相同類(lèi)型后在進(jìn)行運(yùn)算。隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換按從低到高的順序進(jìn)行。顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換它是程序員顯式指出的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換形式有兩種：〈類(lèi)型名〉（表達(dá)式）（〈類(lèi)型名〉）表達(dá)式通過(guò)類(lèi)型的顯式轉(zhuǎn)換可以將“表達(dá)式”轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)念?lèi)型。11.2.3變量的定義

變量名要遵守以下規(guī)則：1）不能是C++保留字。

2）第一個(gè)字符必須是字母或下劃線。

3）中間不能有空格。

變量就是值可變的量，每個(gè)變量由一個(gè)變量名唯一標(biāo)識(shí)，同時(shí)，每個(gè)變量又具有一個(gè)特定的數(shù)據(jù)類(lèi)型。類(lèi)型標(biāo)志著這個(gè)變量將來(lái)的用法以及它將保存哪種類(lèi)型的數(shù)據(jù)值。命名變量名

可以在一個(gè)語(yǔ)句里建立多個(gè)同一類(lèi)型的變量，方法是在類(lèi)型后寫(xiě)上多個(gè)變量名，中間用逗開(kāi)。例如：

unsignedmyage，myweight；

longarea，width，length；

在同一語(yǔ)句里不能混合定義不同類(lèi)型的變量

3.變量賦值與初始化

用賦值運(yùn)算符“=”給變量賦值。例如：intdepth；depth=5；也可在定義時(shí)直接給變量賦值。在定義的同時(shí)，賦給變量一個(gè)初始值，稱(chēng)為變量的初始化。例如：intdepth=5；//初始化

在定義時(shí)也可以初始化多個(gè)變量。例如：intdepth=5，length=6；不是所有的變量在定義時(shí)都需要初始化。例如：doublearea，radius=15；該變量定義并不是將15同時(shí)賦給這兩個(gè)變量，而是變量radius初始化為15，area只是定義，沒(méi)有被初始化。4.用typedef定義自己的變量類(lèi)型

在C++中可以利用typedef定義自己的變量類(lèi)型，其形式為：typedef〈類(lèi)型說(shuō)明〉；〈類(lèi)型說(shuō)明〉類(lèi)似于變量說(shuō)明，只是變量名用類(lèi)型名代替了，實(shí)際上，這等于定義了一個(gè)同義詞，這種方式與創(chuàng)建一個(gè)新的類(lèi)型是不同的。Typedef沒(méi)有實(shí)際地定義一個(gè)新的數(shù)據(jù)類(lèi)型，在建立一個(gè)typedef類(lèi)型時(shí)沒(méi)有分配內(nèi)存空間。例如：

typedef

intdepth；

typedefcharstring[8]；

使用自定義類(lèi)型有幾點(diǎn)好處：一是可以更好地表達(dá)程序員的意思，如用depth來(lái)表示將要定義的標(biāo)識(shí)符是屬于深度一類(lèi)的數(shù)據(jù)，用string表示程序員想要定義的是一個(gè)字符串，這比直接用系統(tǒng)預(yù)定義的類(lèi)型清晰得多；二是簡(jiǎn)單方便，一些數(shù)據(jù)類(lèi)型可以用簡(jiǎn)單的類(lèi)型標(biāo)識(shí)符來(lái)表示，不用每次都麻煩地寫(xiě)復(fù)雜的定義。1．4．4C++的函數(shù)原型

函數(shù)原型是一條程序語(yǔ)句，它由函數(shù)返回類(lèi)型﹑函數(shù)名和參數(shù)表構(gòu)成，形式為：返回類(lèi)型函數(shù)名（參數(shù)表）；在C++中，函數(shù)聲明就是函數(shù)原型。在C++中，函數(shù)的聲明可以在主程序以前，也可以在主程序之後。程序：使用函數(shù)C++版本（函數(shù)的聲明在主程序以前）如果函數(shù)在主程序之后聲明，在主程序以前必須有一個(gè)叫做函數(shù)原型的語(yǔ)句。函數(shù)原型告訴C++編譯程序參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型、參數(shù)的數(shù)目及函數(shù)回傳的數(shù)據(jù)類(lèi)型，這些資料必須和函數(shù)的聲明一致。在數(shù)據(jù)原型中，參數(shù)名稱(chēng)是不需要的，就算有也不一定要和函數(shù)聲明的一樣。例如，函數(shù)原型

floatpower(floatbase,intn)；

可以寫(xiě)成

floatpower(float,int)；

11.2.5常量說(shuō)明

一．常類(lèi)型const

常數(shù)型是指使用類(lèi)型修飾符const說(shuō)明的類(lèi)型，常類(lèi)型的變量或?qū)ο蟮闹凳遣荒鼙桓碌?。因此，定義或說(shuō)明常類(lèi)型時(shí)必須進(jìn)行初始化．

二．常量分類(lèi)

1．一般常量

2．常對(duì)象

３．常指針1.一般常量一般常量是指簡(jiǎn)單類(lèi)型的常量。

定義或說(shuō)明一個(gè)常數(shù)組可采用如下格式：

<類(lèi)型說(shuō)明符>

const

<數(shù)組名>[大小]或者const

<類(lèi)型說(shuō)明符>

<數(shù)組名>[大小]例如：int

const

a[5]={1,2,3,4,5}；2．常對(duì)象

常對(duì)象是指對(duì)象常量，定義格式如下：<類(lèi)名>

const

<對(duì)象名>或者const

<類(lèi)名>

<對(duì)象名>

定義常對(duì)象時(shí)，同樣要進(jìn)行初始化，并且該對(duì)象不能再被更新，修飾符const可以放在類(lèi)名后面，也可以放在類(lèi)名前面．

３．常指針

下面定義的一個(gè)指向字符串的常量指針：char

*

const

prt1

=stringprt1;其中，ptr1是一個(gè)常量指針．下面賦值是非法的：ptr1=stringprt2；而下面的賦值是合法的：*ptr1="m"；因?yàn)橹羔榩tr1所指向的變量是可以更新的，不可更新的是常量指針ptr1所指的方向(別的字符串)．11.2.6C++的注釋語(yǔ)句一.什么是注釋注釋是程序員為讀者作的說(shuō)明，是提高程序可讀性的一種手段．一般可將其分為兩種：序言注釋和注解性注釋?zhuān)罢哂糜诔绦蜷_(kāi)頭，說(shuō)明程序或文件的名稱(chēng)，用途，編寫(xiě)時(shí)間，編寫(xiě)人及輸入輸出說(shuō)明等，后者用于程序中難懂的地方．二．二．注釋的書(shū)寫(xiě)

1．Ｃ＋＋風(fēng)格的注釋為＂//＂之后的內(nèi)容，直到換行．注釋僅供閱讀程序使用，是程序的可選部分．在生成可執(zhí)行程序之前，Ｃ＋＋忽略注釋?zhuān)衙總€(gè)注釋都視為一個(gè)空格．２．另外，Ｃ＋＋還兼容了Ｃ語(yǔ)言風(fēng)格的注釋?zhuān)侵阜?hào)＂/*＂與＂*/＂之間的任何字符串，這些字符可以跨過(guò)多行．

11.2.7C++的標(biāo)準(zhǔn)I/O操作

所有用到標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出的Ｃ＋＋程序都必須包含iostream這個(gè)預(yù)處理偽指令．標(biāo)識(shí)符iostream是標(biāo)準(zhǔn)Ｃ＋＋庫(kù)中一個(gè)文件的名字．格式為：include<iostream.h>．

iostream.h是系統(tǒng)定義的一個(gè)頭文件，它設(shè)置了Ｃ＋＋的I/Ｏ相關(guān)環(huán)境，定義輸入輸出流對(duì)象cout與cin等．

一．輸出

二．輸入

一．輸出：Ｃ＋＋還提供了一些操縱符，可以直接嵌入到輸入／輸出語(yǔ)句中來(lái)實(shí)現(xiàn)Ｉ／Ｏ格式控制．在使用setprecision和setw操縱符時(shí)要在程序開(kāi)頭包含iomanip.h．

操縱符名含義

dec

數(shù)值數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制表示

hex

數(shù)值數(shù)據(jù)采用十六進(jìn)制表示

oct

數(shù)值數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制表示

ws

提取空白字符

endl

插入換行符，并刷新流

ends插入空字符setprecision(int)

設(shè)置浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)位數(shù)（包括小數(shù)點(diǎn)）

setw(int)

設(shè)置域?qū)?/p>

１．

輸出常數(shù)用cout可以顯示數(shù)字和字符，可以輸出常數(shù)．例．#include<iostream.h>voidmain(){intn=50;floatf=20.3;

cout<<"n="<<n<<endl;

cout<<"f="<<f<<endl;}

運(yùn)行結(jié)果為：

n=0f=20.3000三個(gè)常用的控制符是hex,oct和dec,它們分別對(duì)應(yīng)１６進(jìn)制數(shù)，８進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)的顯示．這三個(gè)控制符在iostream.h頭文件中定義．

#include<iostream.h>voidmain(){intnumber=1001;

cout<<"decimal:"<<dec<<number<<endl<<"hexadecimal:"<<hex<<number<<endl<<"octal:"<<oct<<number<<endl;}

運(yùn)行結(jié)果為：

decimal:1001hexadecimal:3e9octal:1751

2.輸出八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)

３．設(shè)置值的輸出寬度

除了使用空格來(lái)強(qiáng)行控制輸出間隔外，還可以用setw(n)控制符．如果一個(gè)值需要比setw(n)確定的字符數(shù)更多的字符，則該值將使用它所需要的所有字符．例．Floatamount=3.14159;

cout<<setw(4)<<amount<<endl;

其運(yùn)行結(jié)果為：３.１４１５９．它并不按４位寬度，而是按實(shí)際寬度輸出．如果一個(gè)值的字符數(shù)比setw(n)確定的字符數(shù)個(gè)數(shù)更少，則在數(shù)字字符前顯示空白．不同于其他控制符，setw(n)僅僅影響下一個(gè)數(shù)值輸出，換句話說(shuō)，使用setw設(shè)置的間隔方式并不保留其效力．４.控制浮點(diǎn)數(shù)值顯示使用setprecision(n)可控制輸出流顯示浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)字個(gè)數(shù)．Ｃ＋＋默認(rèn)的流輸出數(shù)值有效位為６．二．輸入

當(dāng)程序需要執(zhí)行從鍵盤(pán)輸入時(shí)，可以使用抽取操作符＂>>＂從cin輸入流中抽取字符．例．Int

myage;cin>>myage;

不管把什么基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的名字或值傳給流，它都能懂．Cin可以調(diào)整行，自動(dòng)識(shí)別變量位置和類(lèi)型．它能夠知道抽取變量的類(lèi)型．

11.2.8函數(shù)參數(shù)的缺省在C＋＋中函數(shù)可以使用缺省參數(shù)，例：voidPutHzxy(char*str,intx=-1,inty=-1){if(x==-1)x=wherex();if(y==-1)y=wherey();

moveto(x,y)

PutHz(str);}

可以有兩種方式調(diào)用函數(shù)PutHzxy（），例如：

PutHzxy("C++語(yǔ)言");//使用缺省參數(shù),在當(dāng)前位置輸出

PutHzxy("C++語(yǔ)言",10,10);//沒(méi)有使用缺省參數(shù)

11.3C++程序結(jié)構(gòu)

我們從最簡(jiǎn)單的程序例子來(lái)分析C++的程序組成。例：下面是一個(gè)完整的輸出程序。

#include<iostream.h>voidmain(){cout<<"hello,world!"<<endl;}

運(yùn)行結(jié)果為：hello,world!C++的程序結(jié)構(gòu)由注釋?zhuān)幾g預(yù)處理和程序主體組成．

一．注釋注釋是程序員為讀者作的說(shuō)明，是提高程序可讀性的一種手段．二．編譯預(yù)處理每個(gè)以符號(hào)“?！遍_(kāi)頭的行，稱(chēng)為編譯預(yù)處理行．如“#include”稱(chēng)為文件包含預(yù)處理命令．編譯預(yù)處理是Ｃ++組織程序的工具．三．程序主體main()表示主函數(shù)，每一個(gè)C++程序都必須有一個(gè)main()函數(shù)．Main()作為程序的入口．Main()前面的void表示該main()函數(shù)沒(méi)有返回值．函數(shù)體用花括號(hào){

}括起來(lái)．描述一個(gè)函數(shù)所執(zhí)行算法的過(guò)程稱(chēng)為函數(shù)定義．例如，這里的main()函數(shù)頭和函數(shù)體構(gòu)成了一個(gè)完整的函數(shù)定義．例如，下面的程序求一個(gè)表達(dá)式的值．#include<iostream.h>voidmain(){inta,b,result;

cout<<"pleaseinputtwonumber:\n";

cin>>a>>b;result=3*a-2*b+1;

cout<<"resultis"<<result<<endl;}運(yùn)行結(jié)果為：

pleaseinputtwonumber:8612resultis235

11.4面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征

11.4.1類(lèi)

類(lèi)是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它是將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)和與這些數(shù)據(jù)相關(guān)的操作封裝在一起的集合體。因此，在面向?qū)ο笾蓄?lèi)具有更高的抽象性，類(lèi)中的數(shù)據(jù)具有隱藏性，類(lèi)還具有封裝性(Inheritance)。類(lèi)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的核心，它實(shí)際上是一種新的數(shù)據(jù)類(lèi)型，也是抽象類(lèi)型的工具，因?yàn)轭?lèi)是通過(guò)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種新的數(shù)據(jù)類(lèi)型。類(lèi)是對(duì)某一類(lèi)對(duì)象的抽象。類(lèi)的定義類(lèi)(Class)是C++的精華，是進(jìn)行封裝和數(shù)據(jù)隱藏的工具。這是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)重要機(jī)制。封裝是描述把一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)同操作數(shù)據(jù)的函數(shù)銜接在一起構(gòu)成一個(gè)具有類(lèi)類(lèi)型的對(duì)象的術(shù)語(yǔ)。在C++中，封裝借助于類(lèi)來(lái)達(dá)到的。封裝要求一個(gè)對(duì)象應(yīng)具備明確功能，并有一個(gè)接口以便和其它對(duì)象相互作用。函數(shù)是將邏輯上有關(guān)的語(yǔ)句和數(shù)據(jù)集合在一起，主要用于執(zhí)行；而類(lèi)則是邏輯上有關(guān)的函數(shù)及其數(shù)據(jù)的集合，它主要不是用于執(zhí)行，而是提供所需要的資源。在使用一個(gè)類(lèi)之前必須先定義類(lèi)。定義一個(gè)類(lèi)的語(yǔ)法格式如下所示：class<類(lèi)名>{private:<私有成員數(shù)據(jù)及函數(shù);>protected:<保護(hù)成員數(shù)據(jù)及函數(shù);>public:<公共成員數(shù)據(jù)及函數(shù);>}；

其中，class是定義類(lèi)的關(guān)鍵字。<類(lèi)名>是一種標(biāo)識(shí)符，一對(duì)花括號(hào)內(nèi)是說(shuō)明部分（包括前面的類(lèi)頭）說(shuō)明該類(lèi)的成員。類(lèi)的成員包含數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)兩部分。一個(gè)類(lèi)含有私有(private)成員、保護(hù)成員(protected)和公有成員(public)三部分。它們?cè)陬?lèi)體內(nèi)（即一隊(duì)花括號(hào)內(nèi)）出現(xiàn)的先后順序無(wú)關(guān)，并且允許多次出現(xiàn)，用它們來(lái)說(shuō)明類(lèi)成員的訪問(wèn)權(quán)限。默認(rèn)時(shí)在類(lèi)中定義的項(xiàng)都是私有的。私有變量和函數(shù)只能被該類(lèi)本身的成員函數(shù)存取或調(diào)用；保護(hù)成員除可以被本類(lèi)中的成員函數(shù)訪問(wèn)外，還可以被本類(lèi)派生的類(lèi)的成員函數(shù)訪問(wèn)，因此用于類(lèi)的繼承；公有成員可以被本類(lèi)以外的函數(shù)訪問(wèn)，是類(lèi)與外部的接口。

類(lèi)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)最基本的單元，在設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦驎r(shí)，首先要以類(lèi)的方式描述實(shí)際待解決的問(wèn)題，也就是將問(wèn)題所要處理的數(shù)據(jù)定義成類(lèi)的私有或公共類(lèi)型的數(shù)據(jù)，同時(shí)將處理問(wèn)題的方法定義成類(lèi)的私有或公有的成員函數(shù)。其中，<各個(gè)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)>是類(lèi)定義中的實(shí)現(xiàn)部分，這部分包含所有在類(lèi)體內(nèi)說(shuō)明的函數(shù)的定義。如果一個(gè)成員函數(shù)在類(lèi)體內(nèi)定義了，實(shí)現(xiàn)部分將不出現(xiàn)。如果所有的成員函數(shù)都在類(lèi)體內(nèi)定義，則實(shí)現(xiàn)部分可以省略。例如，下面給出一個(gè)關(guān)于日期的類(lèi)的定義，該類(lèi)的對(duì)象將是某一個(gè)具體的日期。classTDate{private:

intyear,month,day;public:int

IsLeapYear();voidPrint();}；定義類(lèi)時(shí)的注意事項(xiàng)在類(lèi)體中不允許對(duì)所定義的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化。類(lèi)中的數(shù)據(jù)成員類(lèi)型可以是任意的，包含整型、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組、指針和引用等，也可以是對(duì)象。當(dāng)一個(gè)類(lèi)的對(duì)象作為這個(gè)類(lèi)的成員時(shí)，如果另一個(gè)類(lèi)的定義在后，需要提前說(shuō)明。一般，在類(lèi)體先說(shuō)明公有成員，它們是用戶不感興趣的。在說(shuō)明數(shù)據(jù)成員時(shí)，一般按數(shù)據(jù)成員的類(lèi)型大小，由小到大說(shuō)明，這樣可提高時(shí)空利用率。經(jīng)常習(xí)慣地將類(lèi)定義的說(shuō)明部分或者整個(gè)定義部分（包含實(shí)現(xiàn)部分）放到一個(gè)頭文件中。11.4.2對(duì)象在C++中，對(duì)象是聲明為類(lèi)類(lèi)型的一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，是類(lèi)的實(shí)際變量。程序員也可以定義類(lèi)的變量。這個(gè)定義的類(lèi)的變量在C++中就被稱(chēng)為對(duì)象。對(duì)象有時(shí)也稱(chēng)為類(lèi)的實(shí)例(Instance)。由此可見(jiàn)，類(lèi)是程序中的一個(gè)靜態(tài)的概念，而對(duì)象是程序中的一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例。對(duì)象是屬于某個(gè)已知的類(lèi)。在創(chuàng)建對(duì)象中，類(lèi)被用作模板，類(lèi)和對(duì)象的關(guān)系就如同整型int與整型變量之間的關(guān)系。因此，定義對(duì)象之前，一定要先定義好該對(duì)象的類(lèi)。對(duì)象的定義在C++中有兩種方法可以定義類(lèi)的對(duì)象：第一種是在定義好類(lèi)后，再定義類(lèi)的對(duì)象，也是最常用的一種對(duì)象的定義方法，其一般格式如下：類(lèi)名對(duì)象1[,對(duì)象2,...];

例如：TDatedate1,data2;

其中，Tdate

為日期類(lèi)的類(lèi)名，date1和date2是一般的對(duì)象名。除此之外，還可以是指向?qū)ο蟮闹羔樆蛞妹?，也可以是?duì)象數(shù)組名。當(dāng)有多個(gè)對(duì)象名時(shí)，多個(gè)對(duì)象名之間有逗號(hào)分隔。例如：Tdate*Pdate,data[31]；

還有一種是在定義類(lèi)的同時(shí)直接定義類(lèi)的對(duì)象，即在定義類(lèi)的右大括號(hào)“}”后直接寫(xiě)出屬于該類(lèi)的對(duì)象名表列，即：

class類(lèi)名

{

成員變量表列;

成員函數(shù)表列;}對(duì)象名表列;對(duì)象成員的表示方法一個(gè)對(duì)象的成員就是該對(duì)象的類(lèi)所定義的成員。對(duì)象成員有數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。一般對(duì)象的成員表示如下：<對(duì)象名>.<成員名>或者<對(duì)象名>.<成員名>(<參數(shù)表>)前者用來(lái)表示數(shù)據(jù)成員的，后者用來(lái)表示成員函數(shù)的。例如，date1的成員表示為：

date1.year,date1.month,date1.day

分別表示Tdate類(lèi)的date1對(duì)象的year成員，month成員和day成員。

Date1.SetDate(inty,intm,intd)

表示Tdate類(lèi)的date1對(duì)象的成員函數(shù)SetDate()。

這里，.是一個(gè)運(yùn)算符，該運(yùn)算符的功能是表示對(duì)象的成員，用法同上。

指向?qū)ο蟮闹羔樀某蓡T表示如下：

<對(duì)象指針名>-><成員名>

或者

<對(duì)象指針名>-><成員名>(<參數(shù)表>)

這里的->是一個(gè)表示成員的運(yùn)算符,它用來(lái)表示指向?qū)ο蟮闹羔樀某蓡T。下面的兩種表示是等價(jià)的：

<對(duì)象指針名>-><成員名>與(*<對(duì)象指針名>).<成員名>這對(duì)于成員函數(shù)也適用。

由同一個(gè)類(lèi)所創(chuàng)建的對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相同的，類(lèi)中的成員函數(shù)是共享的。兩個(gè)不同的對(duì)象的名字是不同的，它們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容（即數(shù)據(jù)成員的值）是不同的。因此，系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)定義的對(duì)象僅僅給它分配數(shù)據(jù)成員變量，而一般數(shù)據(jù)成員又都為私有成員，不同對(duì)象的數(shù)據(jù)成員的值可以是不同的。例如：分析下列程序的輸出結(jié)果。#include<iostream.h>#include"tdate.h"voidmain(){Tdatedate1,date2;date1.SetDate(1996,9,1);date2.SetDate(1998,10,10);cout<<leap<<endl;date1.Print();date2.Print();}執(zhí)行該程序后，輸出結(jié)果如下：11996.9.11998.10.10

該程序的主函數(shù)中，定義了兩個(gè)對(duì)象date1和date2，并通過(guò)成員函數(shù)SetDate()個(gè)對(duì)象date1和date2賦值。程序中，通過(guò)成員函數(shù)IsLeapYear()判斷對(duì)象date1的年份(1996)是否是閏年，本例輸出為1表示1996年是閏年。最后，通過(guò)調(diào)用成員函數(shù)Print()輸出顯示對(duì)象date1和date2的數(shù)據(jù)成員的值，即年、月和日。11.4.3構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)對(duì)象的意義表達(dá)了現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，因此，一旦建立對(duì)象，必須有一個(gè)有意義的初始值。C++規(guī)定與類(lèi)同名的成員函數(shù)是構(gòu)造函數(shù)。建立和初始化對(duì)象的過(guò)程專(zhuān)門(mén)由該類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)來(lái)完成。構(gòu)造函數(shù)的功能是在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，使用給定的值來(lái)將對(duì)象初始化。這個(gè)構(gòu)造函數(shù)很特殊，只要對(duì)象建立，它馬上被調(diào)用，給對(duì)象分配空間和初始化。C++另有一種析構(gòu)函數(shù)，它也是類(lèi)的成員函數(shù)，它的功能是用來(lái)釋放一個(gè)對(duì)象的。在對(duì)象刪除前，用它來(lái)做一些清理工作，它與構(gòu)造函數(shù)的功能正好相反。例如，一張桌子要扔掉，必須將桌子里面的東西拿來(lái)這些東西可能有用，不能隨捉系一起扔。類(lèi)似這些事就由析構(gòu)函數(shù)來(lái)完成。構(gòu)造函數(shù)的特點(diǎn)如下：構(gòu)造函數(shù)是成員函數(shù)，函數(shù)體可寫(xiě)在類(lèi)體內(nèi)，也可以寫(xiě)在類(lèi)體外。構(gòu)造函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù)，該函數(shù)的名字與類(lèi)相同,該函數(shù)不指定類(lèi)型說(shuō)明，它有隱含的返回值，該值由系統(tǒng)內(nèi)部使用。該函數(shù)可以有一個(gè)參數(shù)，也可以有多個(gè)參數(shù)。構(gòu)造函數(shù)可以重載，即可以定義多個(gè)參數(shù)個(gè)數(shù)不同的函數(shù)。程序中不能直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。析構(gòu)函數(shù)的特點(diǎn)如下：析構(gòu)函數(shù)是成員函數(shù)，函數(shù)體可以寫(xiě)在類(lèi)體內(nèi)，也可以寫(xiě)在類(lèi)體外。析構(gòu)函數(shù)也是一個(gè)特殊的函數(shù)，它的名字同類(lèi)名，并在前面加“~”字符，用來(lái)與構(gòu)造函數(shù)加以區(qū)別。析構(gòu)函數(shù)不指定數(shù)據(jù)類(lèi)型，并且沒(méi)沒(méi)有參數(shù)。一個(gè)類(lèi)中只可能定義一個(gè)析構(gòu)函數(shù)。析構(gòu)函數(shù)可以被調(diào)用，也可以調(diào)用。兩種情況下，析構(gòu)函數(shù)被自動(dòng)調(diào)用。若一個(gè)對(duì)象被定義在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)，則當(dāng)這個(gè)函數(shù)結(jié)束時(shí)，該對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)被自動(dòng)調(diào)用；當(dāng)一個(gè)對(duì)象用new運(yùn)算符被動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，在用delete運(yùn)算符釋放它時(shí)，delete會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。

在類(lèi)定義時(shí)沒(méi)有定義任何構(gòu)造函數(shù)時(shí)，則編譯器自動(dòng)生成一個(gè)不帶參數(shù)的缺省構(gòu)造函數(shù)，其格式如下：<類(lèi)名>::<缺省構(gòu)造函數(shù)名>(){}

按構(gòu)造函數(shù)的規(guī)定，缺省構(gòu)造函數(shù)名同類(lèi)名。缺省構(gòu)造函數(shù)的怎樣格式也可以由程序定義在類(lèi)體中。在程序中定義一個(gè)對(duì)象而沒(méi)有指明初始化時(shí)，則編譯器便按缺省構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化該對(duì)象。

用缺省構(gòu)造函數(shù)對(duì)對(duì)象初始化時(shí)，則將對(duì)象的所有數(shù)據(jù)成員都初始化為零或空。同理，如果一個(gè)類(lèi)中沒(méi)有定義析構(gòu)函數(shù)時(shí)，則編譯系統(tǒng)也生成一個(gè)稱(chēng)為缺省析構(gòu)函數(shù)，其格式如下：<類(lèi)名>::~<缺省析構(gòu)函數(shù)名>{}<缺省析構(gòu)函數(shù)名>即為該類(lèi)的類(lèi)名。缺省析構(gòu)函數(shù)是一個(gè)空函數(shù)。11.4.4繼承性繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中最重要的機(jī)制。這種機(jī)制改變了過(guò)去傳統(tǒng)的非面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中那種對(duì)不適合要求的用戶定義數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行改寫(xiě)甚至重寫(xiě)的法克服了傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方法對(duì)編寫(xiě)出來(lái)的程序無(wú)法重復(fù)利用程序資源的浪費(fèi)的缺點(diǎn)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的繼承機(jī)制給我們提供了無(wú)限重復(fù)利用程序資源的一種途徑。

通過(guò)繼承機(jī)制，可以利用已有的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)定義新的數(shù)據(jù)類(lèi)型。所定義的的新的數(shù)據(jù)類(lèi)型不僅擁有新定義的成員，而且還同時(shí)擁有舊的成員。我們稱(chēng)已存在的用來(lái)派生新類(lèi)的類(lèi)為基類(lèi)，又稱(chēng)父類(lèi)。由已存在的類(lèi)派生出的新類(lèi)稱(chēng)為派生類(lèi)，又稱(chēng)為子類(lèi)。

在C++語(yǔ)言中，一個(gè)派生類(lèi)可以從一個(gè)基類(lèi)派生，也可以從多個(gè)基類(lèi)派生。從一個(gè)基類(lèi)派生的繼承稱(chēng)為單繼承；從多個(gè)基類(lèi)派生第一張幻燈片的繼承稱(chēng)為多繼承。單繼承形成了類(lèi)的層次，如圖(a)和(b)所示。ABCXYZ(a)單繼承(b)多繼承派生類(lèi)的定義格式：?jiǎn)卫^承的定義格式如下：

class<派生類(lèi)名>:<繼承方式><基類(lèi)名>{<派生類(lèi)新定義成員>}；其中，<派生類(lèi)名>是新定義的一個(gè)類(lèi)的名字，它是從<基類(lèi)名>中派生的，并且按指定的<繼承方式>派生的。<繼承方式>常使用如下三種關(guān)鍵字給予表示：

public表示公有基類(lèi)；

private表示私有基類(lèi)；

protected表示保護(hù)基類(lèi)。多繼承的定義格式如下：

class<派生類(lèi)名>:<繼承方式1><基類(lèi)名1>,<繼承方式2><基類(lèi)名2>,…{<派生類(lèi)新定義的成員>}；

派生類(lèi)的三種繼承方式公有繼承(public)、私有繼承(private)和保護(hù)繼承(protected)是常用的三種繼承方式。1.公有繼承(public)

公有繼承的特點(diǎn)是基類(lèi)的公有成員和保護(hù)成員作為派生類(lèi)的成員時(shí)，它們都保持原有的狀態(tài)，而基類(lèi)的私有成員仍然是私有的。2.私有繼承(private)

私有繼承的特點(diǎn)是基類(lèi)的公有成員和保護(hù)成員都作為派生類(lèi)的私有成員，并且不能被這個(gè)派生類(lèi)的子類(lèi)所訪問(wèn)。3.保護(hù)繼承(protected)

保護(hù)繼承的特點(diǎn)是基類(lèi)的所有公有成員和保護(hù)成員都成為派生類(lèi)的保護(hù)成員，并且只能被它的派生類(lèi)成員函數(shù)或友元所訪問(wèn)，基類(lèi)的私有成員仍然是私有的。將上述三種不同繼承方式的基類(lèi)特性與派生類(lèi)特性見(jiàn)表11.5。

繼承方式基類(lèi)特性派生類(lèi)特性公有繼承publicprotectedprivatepublicprotected不可訪問(wèn)私有繼承publicprotectedprivateprivateprivate不可訪問(wèn)保護(hù)繼承publicprotectedprivateprotectedprotected不可訪問(wèn)對(duì)于公有繼承方式：(1)基類(lèi)成員對(duì)其對(duì)象的可見(jiàn)性：公有成員可見(jiàn)，其他不可見(jiàn)。這里保護(hù)成員同于私有成員。(2)基類(lèi)成員對(duì)派生類(lèi)的可見(jiàn)性：公有成員和保護(hù)成員可見(jiàn)，而私有成員不可見(jiàn)。這里保護(hù)成員同于公有成員。(3)基類(lèi)成員對(duì)派生類(lèi)對(duì)象的可見(jiàn)性：公有成員可見(jiàn)，其他成員不可見(jiàn)。對(duì)于私有繼承方式：(1)基類(lèi)成員對(duì)其對(duì)象的可見(jiàn)性：公有成員可見(jiàn)，其他成員是不可見(jiàn)。(2)基類(lèi)成員對(duì)派生類(lèi)的可見(jiàn)性：公有成員和保護(hù)成員是可見(jiàn)的，而私有成員是不可見(jiàn)的?；?lèi)成員對(duì)派生類(lèi)對(duì)象的可見(jiàn)性：所有成員都是不可見(jiàn)的。對(duì)于保護(hù)繼承方式：該繼承方式與私有繼承方式的情況相同。兩者區(qū)別僅在于對(duì)派生類(lèi)成員而言，對(duì)基類(lèi)成員有不同的可見(jiàn)性。11.4.5作用域運(yùn)算符類(lèi)的方法的具體實(shí)現(xiàn)和普通函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)只是在函數(shù)的頭部有略微不同的格式。一般來(lái)說(shuō)，如果類(lèi)的方定義是在類(lèi)的外部實(shí)現(xiàn)的，則在定義方法時(shí)必須把類(lèi)名放在方法名之前，中間用作用域運(yùn)算符（“::”）隔開(kāi)，其一般形式如下所示：類(lèi)名::方法名

這樣，即使幾個(gè)類(lèi)中的方法名相同，也可以用這種形式把它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。和普通函數(shù)一樣，類(lèi)的方法也應(yīng)該既有返回值類(lèi)型，也有參數(shù)表列（當(dāng)然也可以沒(méi)有參數(shù)）。一個(gè)方法的頭部各部分如下所示：訪問(wèn)控制:函數(shù)返回值函數(shù)名（參數(shù)表列）;

運(yùn)算符::用來(lái)連接類(lèi)名和成員名，以告知編譯程序這個(gè)成員屬于哪個(gè)類(lèi)。但作用域運(yùn)算符還有其它的用途：它允許在一個(gè)封閉的作用域里村區(qū)與局部說(shuō)明相同的名字。例如：inti;//全局變量voidf(){inti;//局部變量i=10;//使用局部變量}

但是，如果函數(shù)f()要存取全局變量i，只需要將運(yùn)算符::置于i之前即可。如下所示：inti;//全局變量voidf(){inti;//局部變量::i=10;//全局變量}11.4.6動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在C語(yǔ)言里，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是通過(guò)使用函數(shù)malloc()和free()實(shí)現(xiàn)的。為