医用仪器软件设计 课件【ch03】基于 C# 的面向对象程序设计

第三章基于C#的面向对象程序设计工业和信息化部“十四五”规划教材医用仪器软件设计—基于WinForm01类的封装实验实验内容创建ConvertTime类，在类中定义一个CalcTime类，进一步在CalcTime类中依次定义用于指定小时值、分钟值和秒值的常量TIMEVALHOUR、TIMEVALMIN和TIMVALSEC;用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec;用于计算小时值、分钟值和秒值的calcHour()、calcMin()和calcSec()方法；用于计算三个时间值的calcTimeVal()方法；用于获取三个时间值的getTimeVal()方法。面向过程和面向对象在面向对象出现之前，广泛采用的是面向过程。面向过程是一种以过程为中心的编程思想，以什么正在发生为目标进行编程。即程序是一步一步地按照一定的顺序从头到尾执行一系列的函数。面向对象是一种以事物为中心的编程思想。即当解决一个问题时，面向对象会从这些问题中抽象出一系列对象，再抽象出这些对象的属性和方法，让每个对象去执行自己的方法。面向对象中的方法相当于面向过程中的函数。实验原理类与对象类与对象是整个面向对象中最基本的组成单元。其中，类是抽象的概念集合，表示一个共性的产物，类中定义的是属性和行为(方法);对象是一种个性的表示，表示一个独立而具体的个体。可以用一句话来总结类和对象的区别：类是对象的模板，对象是类的实例。类只有通过对象才可以使用，在开发中先产生类，再产生对象。类不能直接使用，对象是可以直接使用的。实验原理

实验原理变量和类型类与对象20%30%40%50%成员变量成员变量是定义在类体中、方法体之外的变量。成员变量在创建对象的时候实例化。成员变量可以被类中方法、构造方法和特定类的语句块访问。局部变量在方法(包含构造方法)和语句块中定义的变量称为局部变量。这种变量的声明和初始化都是在方法中进行的，方法结束后，变量自动销毁。类变量类变量也声明在类体中、方法体之外，但必须声明为static类型。类变量也称为静态变量。实验原理

成员方法对应类的行为，如汉堡店类中的selectBurger()、publicvoidpay()、privatevoidmakeBurger()和publicvoiddeliverBurger()方法。一个成员方法可以不带参数，也可以带一个或若干参数，这些参数可以是对象也可以是基本数据类型的变量。

C#中常见的访问修饰符包括private、public、protected和internal,这些修饰符控制着对类、类的成员变量及成员方法的访问，修饰符权限如表3-1所示。实验原理

访问修饰符类的成员方法和构造方法实验原理对象是根据类创建的。在C#中，使用关键字new来创建一个新的对象。创建对象需要以下3步。①声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型；②实例化：使用关键字new来创建一个对象；③初始化：使用关键字new创建对象时，会调用构造方法初始化对象。实验原理对象的创建、操作和销毁在面向对象程序设计中，封装是指一种将抽象性方法接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。类的封装实验原理类的封装实验原理图如图3-2所示。本节实验剖析实验步骤首先，新建一个控制台应用程序，设置“项目名称”为ConvertTime,保存至“D:\WinFormTest\OOP01.类的封装实验”文件夹中。然后，将程序清单3-1中的代码输入Program.cs文件中。下面按照顺序对部分语句进行解释。2020年有366天，将2020年1月1日作为计数起点，即计数1,2020年12月31日作为计数终点，即计数366。计数1代表“2020年1月1日-星期三”,计数10代表“2020年1月10日-星期五”。参考本节实验，通过键盘输入一个1～366之间的值，包括1和366,将其转换为年、月、日、星期，并输出转换结果。本节任务02基于数组的秒值-时间值转换实验实验内容创建ConvertTime类，在类中定义一个父类CalcTime,在父类中依次定义用于指定小时值、分钟值的常量TIMEVALHOUR和TIMEVALMIN;用于保存小时值和分钟值的成员变量mHour和mMin;用于计算小时值和分钟值的calcHour()和calcMin()。然后定义一个继承父类的CalcAllTime子类，在子类中定义用于指定秒值类型的常量TIMEVALSEC;用于保存秒值的成员变量mSec;用于计算秒值的calcSec()方法。

继承是一种新建类的方式，新建的类称为子类，被继承的类称为父类。继承是类与类之间的关系，使用继承可以减少代码的冗余。实验原理类的继承在C#中使用“:”来实现子类对父类的继承，而且所有的类都继承自System.Object,如果一个类的定义没有使用“:”,则默认继承Object祖先类。注意，C#中的对象仅能直接派生于一个基类，当然基类也可以有自己的基类。实验原理继承的实现继承的优点有：①代码冗余度低，开发时间短；②代码扩展性高，系统开发灵活性强；③代码重用性高，系统出错概率低。类也有相应的缺点：①继承是侵入性的，只要继承，就必须拥有父类的所有属性和方法；②子类拥有父类的属性和方法，增加了子类代码的约束，降低了代码的灵活性；③当父类的常量、变量和方法被修改时，需要考虑子类的修改，而且在缺乏规范的环境下，这种修改可能带来大段代码需要重构的后果，增强了代码的耦合性。继承的优点和缺点实验原理通过调用该对象的dispTime()方法计算和显示时间，如图3-4所示。本节实验剖析实验步骤首先，新建一个控制台应用程序，设置“项目名称”为ConvertTime,保存至“D:\WinFormTest\OOPO2.类的继承实验”文件夹中。然后，将程序清单3-2中的代码输入Program.cs文件中。下面按照顺序对部分语句进行解释。03类的多态实验实验内容创建ConvertTime类，在类中定义一个DispTime类，之后在DispTime类中定义一个虚方法dispTime()。然后创建一个继承DispTime类的CalcTime子类，进一步在CalcTime类中依次定义用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec;用于计算小时值、分钟值和秒值的calcHour()、calcMin()和calcSec()方法，并重写dispTime()方法。20%30%40%50%类的多态性多态性是指在父类中定义的属性和方法被子类继承后，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方法在父类及其各个子类中具有不同的含义。重载与重写的区别如果同一个类中包含两个或两个以上方法名相同、参数列表不同(与返回值类型无关)的方法，则称为方法重载。实验剖析本节实现类的多态，主要体现在方法的重写及父类引用指向子类的对象。首先创建一个父类DispTime,在类中定义一个虚方法dispTime()。然后继承父类创建一个CalcTime子类，在该类中重写dispTime()方法。实验原理实验步骤首先，新建一个控制台应用程序，设置“项目名称”为ConvertTime,保存至“D:\WinFormTest\OOP03.类的多态实验”文件夹中。然后，将程序清单3-3中的代码输入Program.cs文件中。下面按照顺序对部分语句进行解释。04抽象类实验实验内容创建ConvertTime类，在类中定义一个Time抽象类，在抽象类中依次定义用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec,以及用于显示时间的dispTime()方法，该方法为抽象方法。然后定义一个继承抽象类的CalcTime子类，在子类中定义用于计算小时值的calcHour()方法，用于计算分钟值的calcMin()方法，用于计算秒值的calcSec(方法，最后，重写用于显示时间的dispTime()方法。抽象类也是类，只是抽象类具备一些特殊的性质。通常编写一个类时，会为这个类定义具体的属性和方法，但某些情况下只知道一个类需要哪些属性和方法，不知道这些方法具体是什么，这时就需要用到抽象类。实验原理抽象类如果一个类中的方法的具体实现由它的子类确定，那么可以在父类中声明该方法为抽象方法。定义抽象方法时，同样需要使用abstract关键字，定义抽象方法的语法如下：[权限修饰符]abstract返回值类型方法名(参数列表);抽象方法继承抽象类定义继承抽象类的子类时，需要使用“:”,语法如下：实验剖析无论是需要显示时间的场合，还是需要计算和显示时间的场合，都有一个共同点，就是需要有保存时间的三个变量，以及显示时间的方法。实验原理05接口实验实验内容定义一个实现接口ITime的CalcTime类，在该类中定义用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec;用于计算小时值、分钟值和秒值的calcHour()、calcMin()和calcSec()方法；最后，重写用于显示时间的dispTime()方法。

接口是抽象类的延伸，通常用interface来声明。抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象；接口是对行为的抽象。

接口中可以含有变量和方法。

需要有保存时间的三个变量，以及显示时间的方法。01020304实验原理

首先，新建一个控制台应用程序，设置“项目名称”为ConvertTime,保存至“D:\WinFormTest\OOP05.1.接口实验”文件夹中。然后，将程序清单3-5中的代码输入Program.cs文件中。下面按照顺序对部分语句进行解释。实验步骤06命名空间实验实验内容创建CalcTime类，该类位于命名空间ConvertT.leyutek.calc中，在CalcTime类中依次定义用于指定小时值、分钟值和秒值的常量TIMEVALHOUR、TIMEVALMIN和TIMVALSEC;用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec;用于计算小时值、分钟值和秒值的calcHour()、calcMin()和calcSec()方法；用于计算三个时间值的calcTimeVal()方法；用于获取三个时间值的getTimeVal(方法。20%30%40%50%C#命名空间命名空间提供了一种能够有效解决命名冲突的方式。创建命名空间在代码中，通过使用关键字namespace来定义命名空间，使用关键字using可以导入命名空间。具体的语法已在1.5.4节中介绍。实验剖析本节实现类的多态，主要体现在方法的重写及父类引用指向子类的对象。首先创建一个父类DispTime,在类中定义一个虚方法dispTime()。然后继承父类创建一个CalcTime子类，在该类中重写dispTime()方法。实验原理首先，新建一个控制台应用程序，设置“项目名称”为ConvertTime,保存至“D:\WinFormTestOOP06.命名空间实验”文件夹中。在“解决方案资源管理器”中右键单击ConvertTime,在快捷菜单中依次选择“添加”→“新建文件夹”,将文件夹命名为com。用同样的方法在com文件夹中新建leyutek文件夹，再在leyutek文件夹中新建calc文件夹。右键单击calc,在快捷菜单中依次选择“添加”→“新建项”,在弹出的对话框中选择“类”,并命名为CalcTime.cs,单击“添加”按钮。实验步骤07异常处理实验实验内容创建TickException自定义异常类，实现构造方法。然后创建ConvertTime类，在该类中依次定义用于保存小时值、分钟值和秒值的成员变量mHour、mMin和mSec;用于计算和显示时间值的calcTimeVal()方法，如果tick值小于0或大于86399,则通过throw实例化TickException自定义异常类。C#异常处理当预先知道有可能会出现错误，但是不能百分百肯定会出现时，可以在可能出现错误的地方，编写完善的代码来处理错误和异常，从而避免中断程序的执行。C#异常类型C#中所有的异常类都是System.Exception的直接或间接子类，这些异常类包含了异常的相