7.C++程序设计——面向对象程序设计方法

结构化程序设计

• 复杂的大问题➡️层层分解/模块化➡️若干子问题
• 自顶向下，逐步求精
• 程序 = 数据结构（变量）+算法（函数）
• 在结构化程序设计中，数据结构和算法没有直接关系
• 遇到的问题
  • 理解难
  • 修改难
  • 查错难
  • 重用难

面向对象的程序设计

• 软件设计的目标：更快，更正确，更经济
• 面向对象的程序设计 = 类 + 类 + …… + 类
• 设计程序的过程➡️设计类的过程
• 对一类事物进行抽象，提炼出共同属性（数据结构）和行为（函数），将数据结构和算法封装（捆绑）在一起，变成类。

面向对象语言的发展历程

• 第一个面向对象语言：Simula
  • 1967年发布Simula 67
    提出了类（class）和子类（subclass）的概念
  • 第二个面向对象语言：Smalltalk
• 1983年 C++
• 1995年 JAVA
• 2003年 C#

C++标准的发展

1989年 C++2.0
1994年 ANSI C++
1998年 C++98
加入STL（Standard Template Library）-泛型设计

• 2003年 C++03
• 2011年 C++11
• 2014年 C++14
• 2017年 C++17
• 2020年 C++20

从客观事物抽象出类

• 写一个程序，输入矩形的宽和高，输出面积和周长
  • 矩形的属性——宽和高两个变量
  • 矩形的操作——设置宽和高，计算面积计算周长
• 类的成员=成员变量+成员函数
• 类就是一个带函数的结构体
• 类定义的变量➡️类的实例➡️对象

class CRectangle{
  public:
  int w,h;
  
  void Init(int w_, int h_)
  {
    w = w_; h = h_;
  }
  int Area()
  {
    return w*h;
  }
  int Perimeter()
  {
    return 2*(w+h);
  }
};

int main()
{
  int w,h;
  CRectangle r; //r是一个对象
  cin>>w>>h;
  r.Init(w,h);
  cout<<r.Area()<<endl<<r.Perimeter();
  return 0;
}

对象的内存分配

• 对象的内存空间
  • 对象的大小 = 所有成员变量的大小之和
  • e.g. CRectangle类的对象，sizeof(CREctangle) = 8
• 每个对象各有自己的存储空间
  • 一个对象的某个成员变量被改变，不会影响到其他的对象
• 对象间的运算
  • 对象之间可以用‘=’进行赋值
    不能用== != > < >= <=进行比较
    除非这些运算符经过了“重载“
• 访问类的成员变量和成员函数
  • 用法1:对象名.成员名
  • 用法2:指针->成员名
  • 用法3:引用名.成员名
• 类的成员函数的另一种写法
  • 成员函数体和类的定义分开写，在类内只声明，在类外详细定义（要加::）

类成员的可访问范围

• 关键字——类成员可被访问的范围
  • private：指定私有成员，只能在成员函数内被访问
  • public：指定公有成员，可以在任何地方被访问
  • protected：指定保护成员
• 三种关键字出现的次数和先后次序都没有限制
• 如果缺省，就默认为私有成员
• 对象成员的访问权限
  • 类的成员函数内部，可以访问：
    • 当前对象的全部属性和函数
    • 同类其他对象的全部属性和函数
  • 类的成员函数以外的地方
    • 只能访问该类对象的公有成员
• 设置私有成员的目的
  • 强制对成员变量的访问一定要通过成员函数进行
  • 避免程序出错，并且易于对程序进行修改
• 设置私有成员的机制——隐藏