《C面向对象基础》课件

C面向对象基础本课程将深入浅出地介绍C语言面向对象编程的基础知识，帮助你掌握面向对象编程的核心概念，并能够使用C语言编写面向对象的代码。什么是面向对象程序设计范式一种以对象为中心的编程思想，将现实世界中的事物抽象成对象，通过对象之间的交互来完成任务。核心概念封装、继承和多态是面向对象的三大核心概念，它们协同工作，使程序更加模块化、可重用和可扩展。类和对象的概念类类是对象的抽象描述，它定义了对象拥有的数据成员和方法，以及对象的行为和特征。类可以看作是创建对象的模板。对象对象是类的实例，它拥有类的所有数据成员和方法，可以执行类定义的行为。对象是程序中的具体存在。类的定义与声明1类定义使用`class`关键字定义类，并包含成员变量和成员函数。2成员变量类的属性，描述对象的特征，如名称、年龄等。3成员函数类的行为，描述对象的功能，如行走、说话等。成员变量和成员函数成员变量成员变量是类中定义的数据成员。它表示对象的状态信息。成员变量用来描述类对象自身所具有的属性。成员函数成员函数是类中定义的操作成员。它描述类对象的行为方式。成员函数用来描述类对象可以进行的操作或行为。访问控制修饰符1公有(public)类外部可以访问2私有(private)只能在类内部访问3保护(protected)类本身和其子类可以访问构造函数和析构函数1构造函数对象创建时自动调用，初始化成员变量。2析构函数对象销毁时自动调用，释放资源。3作用确保对象在创建和销毁过程中的正确状态。拷贝构造函数创建新对象时，使用现有对象初始化新对象。将一个对象的所有成员变量的值复制到新对象中。避免重复创建对象，提高代码效率。this指针1指向当前对象的指针在成员函数内部，this指针始终指向调用该函数的对象。2隐式传递this指针由编译器隐式传递给每个非静态成员函数，无需显式声明。3访问成员通过this指针可以访问当前对象的成员变量和成员函数。静态成员变量和静态成员函数静态成员变量属于类本身，而不是类的对象静态成员函数可以通过类名直接访问友元函数和友元类友元函数允许非成员函数访问类的私有成员友元类允许整个类访问另一个类的私有成员继承的基本概念代码复用继承可以有效地复用父类的代码，减少重复编写。类层次结构建立类之间的层次关系，体现概念上的继承关系。扩展功能子类可以扩展父类的功能，添加新的成员变量和成员函数。访问控制与继承公有继承基类的公有成员在派生类中仍然是公有的，可被派生类对象直接访问。私有继承基类的所有成员在派生类中都是私有的，派生类对象无法直接访问基类的成员，只能通过派生类自己的成员函数访问。保护继承基类的公有成员和保护成员在派生类中成为保护成员，派生类对象无法直接访问，但派生类的成员函数可以访问。虚函数和多态虚函数在基类中使用virtual关键字声明的函数称为虚函数。当派生类重写虚函数时，运行时会根据对象的实际类型调用对应的函数。多态是指同一个函数调用，根据对象的实际类型产生不同的行为。虚函数是实现多态性的关键机制。纯虚函数与抽象类纯虚函数没有函数体，只有函数声明，以“=0”结尾。抽象类包含至少一个纯虚函数的类，无法直接实例化。作用定义接口，强制子类实现具体功能。虚析构函数安全释放内存防止内存泄漏，确保子类对象被正确销毁。多态性通过基类指针释放子类对象时，确保调用正确的析构函数。运算符重载运算符重载允许自定义运算符的行为，使其适用于用户定义的类型。重载规则运算符重载必须定义为类成员函数或友元函数。语法使用operator关键字，例如operator+，operator-等。类型转换隐式转换编译器自动完成的类型转换显式转换使用类型转换运算符手动完成自定义转换使用转换构造函数或转换运算符重载动态内存分配动态内存分配程序运行时，在堆上申请内存空间。用于分配可变大小的内存。操作符使用new和delete操作符进行动态内存分配和释放。内存管理开发人员需手动管理分配的内存，避免内存泄漏和非法访问。异常处理异常处理机制可以提高程序的健壮性，在程序出现错误时，能够及时捕获并处理错误，避免程序崩溃。通过异常处理，可以将错误处理代码与正常代码分离，使代码结构更加清晰。C++提供了异常处理机制，可以使用try、catch和throw关键字来实现异常处理。模板类代码复用模板类可以用于创建可用于不同数据类型的通用类，从而减少代码重复。类型安全模板类在编译时进行类型检查，确保代码的类型安全，避免运行时错误。提高效率模板类可以减少代码量，提高代码的可读性和可维护性。标准模板库(STL)容器容器提供了一种存储和管理数据元素的方式，例如向量(vector)、列表(list)、集合(set)等。算法算法提供了一组通用的操作，例如排序、搜索、查找等，可以应用于不同的容器。迭代器迭代器提供了一种访问容器元素的方式，方便地遍历容器中的元素。容器类数组存储固定大小的元素，元素类型相同，访问速度快，但大小不可动态改变。链表存储动态大小的元素，元素类型相同，插入和删除速度快，但随机访问速度慢。树通过父子关系组织数据，适合进行高效的查找和排序操作，但也需要额外的空间开销。迭代器访问容器元素迭代器提供了一种访问容器元素的标准方式，无需了解容器的内部实现。遍历容器元素迭代器可以用于遍历容器中的所有元素，并执行相应的操作。通用性迭代器是通用的，适用于各种容器类型，如数组、链表、树等。算法排序算法冒泡排序、插入排序、快速排序、归并排序等查找算法线性查找、二分查找、哈希查找等图算法深度优先搜索、广度优先搜索、最短路径算法等适配器功能适配适配器提供不同接口之间的桥梁，例如将USB端口连接到电源插座。数据类型适配适配器可以将不同类型的数据转换为另一种类型，例如将字符串转换为数字。行为适配适配器可以修改对象的行为，例如将一个类的接口调整为另一个接口。仿函数概念仿函数，也称为函数对象，是将函数行为封装到对象中的技术。优势仿函数可以作为参数传递，实现灵活的函数调用方式。应用STL中广泛使用仿函数，例如std::sort和std::for_each的比较函数。空间分配器1内存管理负责分配和释放内存空间，保证程序高效运行。2自定义分配策略可根据特定需求调整内