《面向对象的程序设计语言-C》课件-第6章

《面向对象的程序设计语言-c》课件-第6章面向对象程序设计概述类与对象继承与派生多态性异常处理模板与泛型编程contents目录01面向对象程序设计概述将数据和操作封装在一起，形成对象，对外只暴露必要的接口。封装性继承性多态性子类可以继承父类的属性和方法，实现代码复用。同一操作作用于不同对象，可以产生不同的结果，增加程序灵活性。030201面向对象程序设计思想以对象为核心程序由一系列对象组成，对象之间通过消息传递进行通信。支持类和继承提供类作为对象的模板，支持继承实现代码复用和扩展。支持多态通过虚函数、重载等机制实现多态，提高程序可扩展性和可维护性。面向对象程序设计语言特点C语言是一种面向对象的程序设计语言，由BjarneStroustrup于1983年开发。C语言支持类和对象、继承和多态等面向对象特性，同时兼容C语言。C语言具有丰富的标准库和第三方库，广泛应用于系统开发、游戏开发、科学计算等领域。C语言简介02类与对象类是面向对象程序设计的基本单位，它是一种用户自定义的数据类型，用于描述具有相同属性和行为的对象。在C中，使用`class`关键字定义类。类定义将数据和操作数据的函数放在同一个类中，形成“数据封装”，可以保证数据的安全性和完整性，同时隐藏了实现的细节。封装类定义及访问控制03对象数组与指针可以创建类的对象数组或指针，以处理多个对象。01对象创建在C中，使用类名加上对象名的方式来声明对象。声明对象时，会为对象分配内存空间，并调用构造函数初始化对象。02对象使用通过对象名和成员运算符`.`来访问对象的成员（包括数据成员和成员函数）。对象创建与使用构造函数构造函数是一种特殊的成员函数，用于初始化对象的状态。它在创建对象时自动调用。构造函数的名称与类名相同，且没有返回类型。析构函数析构函数也是一种特殊的成员函数，用于在删除对象时执行清理操作。它在对象的生命周期结束时自动调用。析构函数的名称是在类名前加上一个波浪号（~）。构造函数的重载可以在一个类中定义多个构造函数，以处理不同的初始化情况。这些构造函数必须具有不同的参数列表，称为构造函数的重载。拷贝构造函数拷贝构造函数用于初始化一个新对象为一个已有对象的副本。如果没有显式定义拷贝构造函数，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数。构造函数与析构函数03继承与派生继承是面向对象程序设计的重要特征之一，它允许在已有类的基础上定义新类，新类继承了已有类的属性和方法，同时还可以添加新的属性和方法或者覆盖已有方法。继承的作用主要体现在以下几个方面：代码重用、扩展性和可维护性。通过继承，可以重用已有类的代码，减少重复劳动；可以方便地扩展已有类的功能，满足新的需求；可以提高程序的可维护性，因为对基类的修改可以自动地影响到所有派生类。继承概念及作用派生类是通过继承已有类来定义的新类。在定义派生类时，需要指定基类，并添加新的属性、方法或者覆盖已有方法。派生类的访问控制主要有三种：公有继承、保护继承和私有继承。公有继承使得基类中的公有成员在派生类中仍然保持公有访问权限；保护继承使得基类中的公有和保护成员在派生类中变为保护成员；私有继承使得基类中的公有和保护成员在派生类中变为私有成员。派生类定义与访问控制VS多重继承是指一个类可以同时继承多个基类。多重继承可以带来一些好处，比如可以组合多个基类的功能，但同时也可能带来一些问题，比如二义性问题和菱形问题。为了解决多重继承带来的问题，C引入了虚基类的概念。虚基类是指在继承关系中共享的基类，它使得从多个路径继承而来的同名成员只有一个实例，从而避免了二义性和菱形问题。在定义虚基类时，需要在基类前面加上virtual关键字。多重继承及虚基类04多态性多态性概念多态性是面向对象程序设计中的一个重要特征，它允许使用父类类型的指针或引用来引用子类的对象，并在运行时根据实际对象的类型来调用相应的方法。实现方式多态性可以通过虚函数、抽象类和接口等机制来实现。多态性概念及实现方式运算符重载概念运算符重载是一种特殊的函数，它允许用户为已有的运算符定义新的含义，以适应特定类的需要。运算符重载规则不是所有的运算符都可以被重载，有些运算符是不能被重载的，如成员访问运算符“.”、指向成员指针运算符“.*”、作用域运算符“:”等。此外，重载的运算符必须保持原有的操作数个数和优先级，且不能改变运算符原有的结合性。运算符重载的实现运算符重载可以通过在类内部定义一个与运算符名称相同的成员函数来实现，也可以通过定义一个友元函数来实现。运算符重载虚函数概念虚函数是一种特殊的成员函数，它在基类中声明时使用关键字“virtual”进行修饰。当在派生类中重新定义该成员函数时，它将覆盖基类中的同名函数。纯虚函数概念纯虚函数是一种没有实现的虚函数，它在基类中声明时使用“=0”进行修饰。含有纯虚函数的类被称为抽象类，抽象类不能被实例化，只能作为其他类的基类使用。虚函数与纯虚函数的区别虚函数在基类中可以有实现，也可以没有实现；而纯虚函数在基类中必须没有实现。此外，含有纯虚函数的类不能被实例化，而含有虚函数的类可以被实例化。虚函数与纯虚函数05异常处理异常处理的概念01异常处理是指在程序运行过程中，当遇到错误或异常情况时，能够自动执行一系列操作，以确保程序的稳定性和可靠性。异常处理的作用02通过异常处理，可以捕获和处理程序中的错误和异常情况，避免程序崩溃或产生不可预测的结果，提高程序的健壮性和可维护性。异常处理的流程03异常处理通常包括捕获异常、处理异常和清理资源三个步骤。当程序出现异常时，会触发异常捕获机制，将异常信息传递给异常处理程序进行处理，并在处理完成后清理相关资源。异常处理机制概述C中通过try-catch语句实现异常处理。try块中包含可能抛出异常的代码，catch块用于捕获并处理异常。try-catch语句当程序中出现异常时，可以使用throw语句抛出异常。throw语句后面可以跟随一个异常对象或异常类型，用于标识抛出的异常。throw语句在C中，异常对象可以通过throw语句抛出，并由catch块捕获。catch块可以指定要捕获的异常类型，并定义相应的处理逻辑。异常对象的传递和处理C异常处理语法结构错误处理和异常情况的处理在程序设计中，异常处理可以用于处理各种错误和异常情况，如输入错误、文件访问失败、内存分配失败等。通过异常处理，可以统一管理和处理这些错误情况，提高程序的稳定性和可靠性。资源管理和清理异常处理还可以用于资源管理和清理。在程序运行过程中，可能会涉及到各种资源的申请和释放，如内存、文件句柄、网络连接等。当程序出现异常时，可以通过异常处理机制来确保资源被正确释放和清理，避免资源泄漏和程序崩溃等问题。程序调试和排错异常处理对于程序调试和排错也有很大的帮助。当程序出现异常时，可以通过异常信息定位问题的位置和原因，便于开发人员快速定位和修复问题。同时，通过在程序中设置断点或打印日志等方式，可以进一步跟踪和分析程序的执行过程和数据状态。异常处理在程序设计中应用06模板与泛型编程模板概念及作用01模板是一种对类型进行参数化的工具，它可以提高代码的复用性和可维护性。02模板允许程序员在不知道具体类型的情况下编写通用的代码，增强了代码的灵活性和可扩展性。模板在编译时生成具体类型的代码，因此不会影响程序的运行效率。03函数模板是一种对函数进行类型参数化的方法，它使得函数可以处理多种类型的数据。函数模板的使用与普通函数类似，但在调用时需要指定具体的类型参数。函数模板定义与使用函数模板的定义以`template`关键字开始，后面跟着尖括号中的类型参数列表。函数模板支持默认类型参数和类型推断，使得使用更加灵活方便。01类模板的定义与函数模板类似，也是以`template`关键字开始，后面跟着尖括号中的类型参数列表。类模板的使用需要在使用前进行实例化，即指定具体的类型参数。类模板支持成员函数的模板化，使得成员函数也可以处理多种类型的数据。类模板是一种对类进行类型参数化的方法，它使得类可以处理多种类型的数据。020304类模板定义与使用泛型编程思想在C中应用泛型编程是一种编程范式