《C++类和对象》课件

类和对象C++探讨中类和对象的基本概念了解如何定义和使用类掌握类的属性和方C++,,法VS byVarun Sharma课程概述基础知识类和对象继承和多态C++本课程将深入探讨的基本编程概念课程的重点将放在的面向对象编程我们将学习的继承机制以及如何通C++,C++C++,包括数据类型、运算符和基本语句为后特性包括类的定义和使用、访问控制、过多态实现代码的复用和扩展,,续内容奠定基础构造和析构函数等内容什么是类和对象类是对象的抽象蓝图定义了它的属性和行为对象是类的具体实例拥有类,,中定义的属性和方法类提供了一种方法将相关的数据和功能组织在一起,,以便于管理和复用对象则是类的具体体现是程序的基本执行单元,类和对象是面向对象编程的核心概念通过定义类来描述事物的属性和行为,,并创建对象来实现程序的具体功能这种抽象和实例化的设计有助于提高代码的可维护性和可扩展性类的基本结构类定义类定义包括类名、成员变量和成员函数的声明它描述了一个对象的属性和行为访问修饰符访问修饰符决定了成员的可见性和访问权限，如、和public privateprotected数据封装数据封装将数据和函数组合在一起隐藏了内部实现细节提高了代码的安全性和可维护性,,成员变量和成员函数成员变量成员函数类中定义的变量称为成员变量它们可以保存对象的状态信息类中定义的函数称为成员函数它们可以对成员变量进行操作如姓名、年龄等成员变量可以是公有、私有或受保护的可和设置成员函数也可以是公有、私有或受保护的并可以实,,,以是基本数据类型或复杂数据类型现各种功能如输入输出、计算等,访问控制权限公有权限私有权限公有成员可以被类外的任何地私有成员只能被类内部的成员方访问和使用是最开放的权函数访问和使用是最严格的限权限保护权限保护成员可以被类内部和继承类访问但不能被类外访问,构造函数和析构函数构造函数1在创建类对象时自动调用用于初始化对象的成员变量,析构函数2在删除类对象时自动调用用于释放对象占用的资源,应用场景3构造函数和析构函数可以方便地管理类对象的生命周期构造函数的重载默认构造函数1无参数的构造函数参数化构造函数2可以接受参数的构造函数拷贝构造函数3使用另一个对象来初始化新对象构造函数重载4同名但参数不同的多个构造函数类中可以定义多个构造函数这就是构造函数重载通过提供不同的参数列表可以实现对同一个类创建不同形式的对象这种机制提高了类的灵C++,,活性和可用性使得类能够更好地满足用户的需求,拷贝构造函数和赋值运算符拷贝构造函数赋值运算符性能考虑当创建一个新对象时需要从已有对象复重载赋值运算符可以让一个已有对象的合理使用拷贝构造函数和赋值运算符可制值时使用拷贝构造函数它可确保新值赋给另一个对象它通常用于为一个以提高程序的运行效率和性能需要注创建的对象与源对象完全一致对象的成员变量逐一赋值意深拷贝和浅拷贝的区别指针this隐式传递访问成员12在类的成员函数中指针使用指针可以方便地访,this this会被隐式地传递给函数指向问当前对象的成员变量和成,当前对象的地址员函数链式调用对象传参34通过返回指针可以实现将指针作为参数传递给this,this对成员函数的链式调用提高其他函数可以实现对象的传,,代码的可读性递和复用静态成员变量和静态成员函数静态成员变量静态成员变量属于整个类而不是单个对象，可以通过类名访问而不需要创建对象它们在内存中只有一个副本，可用于保存类级别的数据静态成员函数静态成员函数也属于整个类，可以通过类名直接调用它们不需要创建对象实例，且不能访问非静态成员变量常用于执行与类相关的操作访问权限静态成员变量和函数可以设置为、或控制访问级别这些关键字影public privateprotected,响类外部和继承类的访问友元函数和友元类友元函数友元类友元函数是可以访问类的私有友元类是可以访问另一个类的和保护成员的普通函数它们所有私有和保护成员的类这不是类的成员但能像成员函数使得两个类可以密切合作共享,,一样访问私有数据信息定义方式使用原则在类的内部声明友元函数或友过度使用友元会破坏类的封装元类通过关键字指定性应该谨慎使用只在必要时才,friend,,友元关系是单向的不能传递声明友元,继承的概念及形式接口继承1通过继承实现抽象类型的互操作性实现继承2借助基类实现派生类的功能扩展类型继承3派生类可直接使用基类的属性和方法继承是面向对象编程的核心特性之一它允许我们重复利用已有的代码和设计通过建立新类派生类来扩展和改进现有的类基类,继承分为三种主要形式接口继承、实现继承和类型继承这些形式可以单独或组合使用为程序设计提供了强大的灵活性:,基类和派生类继承的概念基类和派生类的关系多重继承继承是面向对象编程中的一个重要特性派生类可以继承基类的成员变量和成员支持多重继承即一个派生类可以从,C++,通过继承可以实现代码的重用和扩展函数并可根据需要进行扩展和重写派多个基类继承成员多重继承可以实现,基类是被继承的类派生类是从基类继承生类与基类之间存在的关系更复杂的类层次结构,is-a而来的类访问控制与继承基类访问修饰符派生类访问控制12基类中的成员变量和成员函派生类对基类成员的访问受数可以被声明为、基类访问修饰符和继承方式public或决定了、、protected private,public protected在派生类中的可访问性的双重影响private继承中的访问控制访问控制总结34合理的访问控制可以确保数理解并掌握访问控制是面向据安全隔离实现细节实现对象编程的基础有助于设计,,,代码复用和高内聚低耦合出更健壮、可维护的软件系统构造和析构顺序对象的创建1当创建一个类的对象时首先调用构造函数来初始化对象,基类与派生类2如果是派生类对象则首先调用基类的构造函数再调用派,,生类的构造函数对象的销毁3当对象生命周期结束时首先调用派生类的析构函数再调,,用基类的析构函数虚函数和虚基类虚函数虚基类虚函数是面向对象编程中的重要概念它允许在派生类中虚基类是解决多重继承中菱形继承问题的一种方法通过使用C++重新定义基类中的虚函数实现这样可以实现多态性使得不虚基类可以确保在派生类中只有一个基类的副本避免了不必,,,同对象调用同一个虚函数时会执行不同的行为要的重复纯虚函数和抽象类纯虚函数抽象类纯虚函数是在类中声明但不实含有纯虚函数的类称为抽象类现的函数它们必须在派生类抽象类不能被实例化，只能中被重写作为基类被继承抽象接口抽象类提供了一种定义接口的方式派生类必须实现抽象类中所有的纯虚函数多态的概念及实现多态的概念虚函数实现多态多态的应用场景多态是一种面向对象编程的重要特性允通过使用虚函数可以动态绑定不同类型多态广泛应用于面向对象设计中可以提,,,许不同类型的对象对同一消息做出不同的对象从而实现多态虚函数的实现原高代码的灵活性和可扩展性是实现代码,,的响应体现了对象的动态绑定理是利用虚函数表复用的重要手段,多态的应用多态的应用广泛存在于各个领域在软件开发中多态使得代,码更加灵活和可扩展在用户界面设计中多态可以让不同类,型的按钮、菜单等具有相似的行为在机器学习中多态有助,于创建通用的算法来处理不同类型的数据多态还可以用于优化系统性能如通过动态调用合适的函数来,减少资源开销此外多态还可以提高代码的可读性和维护性,,使得程序更加模块化和可扩展标准库中的类C++基础类算术类标准库提供了多种基础类型如包括复数类、随机数生成C++,complex、、、等广器类等可实现数string vector list map,random_device,泛应用于各种编程场景值计算和统计分析等功能文件类时间类如、、、、等时间相关ifstream ofstreamfstream time_t tmchrono等用于文件的输入输出操作满足类型可以处理日期和时间的读取、,,,读写需求转换和计算类的使用string定义和初始化基本操作12通过构造函数或直接赋值的包括获取长度、访问字符、方式创建字符串对象支持拼接、插入、删除等基本字多种初始化方式，如空字符符串操作支持下标访问和串、风格字符串、其他迭代器遍历C对象等string转换和比较子串和查找34可与风格字符串进行互相可获取子串，并支持查找子C转换支持各种比较操作，串在字符串中的位置同时如相等比较、大小比较等提供从指定位置开始查找的方法和容器vector list容器容器vectorlist是一个可动态增长和收缩的序列容器支持随机访问是一个双向链表容器可以在任何位置高效地插入和删除元vector,list,它提供了丰富的函数接口可以高效地增删改查元素素相比不支持随机访问但适合需要频繁插入删除,vector,list,的场景和关联容器map set概述概述和的应用map setmap set123是一种键值对（）是一种唯一元素的集合容器，和在建模数据关系、实现map key-value setmap set形式的关联式容器，其通过键快其内部元素会自动排序支持查找功能以及存储唯一元素等场set速访问值它支持高效的插入、高效的插入、删除和查找操作景中广泛应用删除和查找操作异常处理机制异常捕获1使用语句捕获异常try-catch异常声明2在函数声明中指定可能抛出的异常类型异常类型3通过自定义异常类型处理特定问题的异常处理机制允许程序在发生意外情况时优雅地中断当前的执行流程并将控制权转移到合适的异常处理器这不仅提高了C++,,程序的健壮性还能帮助开发者更好地管理各种异常情况从而编写出更加可靠的代码,,异常类的自定义定制异常类异常类包含信息根据应用程序的具体需求，可以自自定义异常类可以包含详细的错误定义异常类继承自标准异常类信息和错误发生的位置等信息抛出自定义异常捕获自定义异常可以在代码中抛出自定义的异常类可以针对自定义的异常类进行专门以便上层调用代码处理的异常捕获和处理文件读写操作打开文件1使用标准库中的和打开文件ifstream ofstream读取文件内容2使用和函数读取文件中的数据get getline写入文件内容3使用和函数将数据写入文件put write关闭文件4在完成操作后要及时关闭文件文件读写操作是中非常重要的基础功能通过标准库中的类和函数我们可以方便地打开、读取、写入和关闭文件实现对文件的各种操作这对C++,,于数据永久存储和交换非常有用动态内存管理灵活性避免浪费复杂性安全性动态内存管理允许程序在运相比静态内存分配动态内动态内存管理需要开发者更不当的动态内存管理可能导,行时根据需要分配和释放内存管理能够更好地利用内存加仔细地管理内存如及时致程序出现严重的内存错误,存提高了程序的灵活性和资源避免内存的浪费释放不用的内存以防止内存如段错误和访问越界等,,,效率泄露类的设计与实现确定类的目标明确类的功能定位和使用场景为后续设计提供指引,设计类的结构确定合理的成员变量和成员函数保证内部逻辑清晰,实现类的功能编写具体的成员函数代码确保各功能模块协调运作,测试与优化针对类的使用场景进行全面测试并根据反馈持续优化,总结与展望回顾重点应用举例未来发展本课程全面介绍了类和对象的基通过实际应用案例掌握如何设计和实作为一种强大的面向对象编程语C++C++本概念、成员变量和函数、访问控制现满足需求的类为后续课程及项目言在系统编程、游戏开发、科学计,,、构造和析构、继承多态等核心知识实践奠定基础算等领域广泛应用前景广阔,。