《C面向对象基础》课件

语言面向对象基础C在语言的基础上探讨面向对象编程的概念和实现方法从类的定义、继承、C,多态等核心特性出发帮助您掌握语言面向对象编程的基础知识,C面向对象编程概念数据抽象封装继承多态面向对象编程通过抽象出实体将数据和操作数据的方法绑定新类可以从现有类继承属性和同一操作可以对不同类型的对的关键属性和行为来建立对象在一起，形成独立的类类中方法，实现代码的重用和扩展象产生不同的效果多态使得模型，隐藏内部实现细节这的成员变量和方法被封装在内子类可以增加或重写从父类代码更加灵活，可以适应不断种数据抽象提高了代码的可靠部，外部只能通过公开的接口继承的成员变化的需求性和可维护性访问类和对象定义类创建对象12类是一个抽象的模板用于定义对象是类的实例拥有类定义的,,对象的属性和行为它包含了属性和行为通过关键new数据成员和成员函数字创建对象并分配内存空间对象操作对象生命周期34可以通过对象访问类的成员变对象在创建后经历初始化、使,量和成员函数实现对象的数据用和销毁三个阶段构造函数,读写和行为调用和析构函数负责对象的初始化和销毁类的定义与声明类的声明类的声明包括类名、访问修饰符以及类中的成员变量和成员函数类的定义类的定义指明了类的内部实现细节，包括成员变量的数据类型和成员函数的具体操作访问控制中提供了三种访问修饰符、和C++public privateprotected，用于控制类成员的访问权限类的成员变量定义变量访问控制类的成员变量是在类内部定义的变量可以使用、和public private，用于存储对象的属性信息关键字控制成员变量的访protected问权限数据类型默认初始化成员变量可以是各种基本数据类型或未手动初始化的成员变量将被自动初自定义数据类型始化为默认值类的成员函数功能实现数据访问类的成员函数是用于定义和实现通过成员函数，类可以访问和修类的行为和功能的代码块它们改它的私有数据成员，实现数据封装了类对象的各种操作的封装和隐藏函数重载静态成员函数类可以定义同名但参数不同的多静态成员函数不需要通过对象来个成员函数，实现函数的重载调用，可以直接通过类名来调用这提高了代码的灵活性它们可以访问类的静态数据成员构造函数和析构函数构造函数1在创建对象时自动调用初始化成员2为类的成员变量赋初值析构函数3在对象销毁时自动调用释放资源4清理对象占用的内存等资源构造函数在创建对象时自动调用主要用于初始化类的成员变量析构函数则在对象销毁时自动调用主要用于释放对象占用的内存等资源合理使,,用构造函数和析构函数可以确保对象在生命周期内得到妥善管理拷贝构造函数拷贝构造函数的作用拷贝构造函数的定义拷贝构造函数和赋值运算符拷贝构造函数用于创建一个新对象，该对象拷贝构造函数通常接受一个常量引用参数，拷贝构造函数和赋值运算符都可以用于复制是现有对象的精确副本它可以确保对象的用于引用将被复制的对象它会创建一个新对象但它们的行为略有不同拷贝构造函,状态被完整地复制对象，并将其初始化为与原对象完全相同的数创建一个新对象而赋值运算符会修改现,状态有对象运算符重载基本概念实现方式注意事项应用场景运算符重载是中一种高级通过定义特殊的成员函数或全重载运算符时要遵循运算符的常见用途包括对自定义类型进C++功能允许开发者为自定义数局函数来重载运算符这些函通常语义确保行为直观易懂行算术运算、比较、输入输出,,,据类型定义操作符的行为这数接收类对象作为参数并返回同时要考虑运算符优先级、等重载运算符可以大大增强使得类对象能够像内置数据类运算结果可以重载几乎所有结合性等问题保证代码的正类的可用性和表现力,型一样进行常见运算提高代内置运算符如算术运算、比确性和可维护性,,码可读性和抽象性较运算、下标运算等继承基类和派生类单继承和多继承12继承是面向对象编程的重要特单继承是一个类只能有一个基性之一基类包含了一般的属类多继承则允许一个类有多个,性和方法派生类继承并拓展了基类支持多重继承,C++基类的功能构造和析构访问控制34在创建派生类对象时会先调用基类中的成员变量和成员函数,基类的构造函数再调用派生类可以设置为、,public的构造函数销毁对象时则相或影响派protected private,反生类对它们的访问权限多层继承多重继承1一个类可以同时继承多个基类，产生多重继承的情况这种方式可以让子类从多个父类中继承不同的属性和方法菱形继承2当子类继承自两个有共同祖先的基类时，会产生菱形继承的问题这需要通过虚函数和虚基类来避免多层嵌套3一个类也可以继承自另一个子类，形成多层继承这种情况下，子类可以访问所有祖先类的成员多重继承单一继承1一个类继承自一个基类多重继承2一个类继承自多个基类菱形继承3两个派生类同时继承自同一个基类虚继承4解决菱形继承的歧义问题多重继承即一个派生类继承自多个基类这种继承方式提供了更强大的代码重用能力但同时也带来了更复杂的管理和解决潜在冲突的需求支,C++持多重继承通过虚拟继承等机制来解决命名冲突和多重定义的问题,虚函数继承虚函数允许子类对基类的方法进行重写实现动态绑定,多态虚函数是实现多态的关键使得基类指针可以指向子类对象,抽象纯虚函数可以定义抽象类为子类提供统一的接口,纯虚函数与抽象类纯虚函数抽象类抽象类与派生类纯虚函数是一种特殊的虚函数没有函数体包含至少一个纯虚函数的类就是抽象类抽派生类必须实现抽象基类中的所有纯虚函数,,只有声明没有实现它要求派生类必须提供象类不能被实例化它的主要作用是作为基否则该派生类也是抽象类这确保了继承,,自己的实现类给派生类一个模板体系的一致性,接口定义作用接口是一种纯抽象类型，它定义接口用于定义对象的行为标准使,了一组没有任何实现的方法不同的类可以实现相同的功能优势使用接口支持多态提高代码的灵活性通过实现接口类可以被视为满足,,和可扩展性增强软件的可维护性该接口的对象从而获得更广泛的,,应用多态同一接口，不同实现动态绑定多态允许同一操作作用于不同类多态通过动态绑定实现即在运行,型的对象上从而产生不同的行为时确定对象的类型并调用相应的,这提高了代码的灵活性和可扩方法这使得代码更加通用和可展性复用父类指针引用子类对象虚函数实现多态可以将子类对象赋值给父类指针通过在基类中定义虚函数子类可,,通过父类指针调用相应的方法从以重写这些函数并实现不同的行,而实现多态这增强了代码的抽为从而实现多态,象性动态绑定动态绑定1在运行时确定方法调用的对象类型虚函数2允许子类在运行时决定调用哪个函数实现多态3同一个函数调用可以有不同的实现动态绑定是面向对象编程的核心机制之一它允许在运行时确定方法调用的对象类型从而实现多态通过虚函数子类可以重写基类的函,,数实现从而在运行时决定调用哪个函数这种动态绑定机制使得同一个函数调用可以有不同的实现提高了代码的灵活性和可扩展性,,内存管理内存分配内存泄漏内存碎片化程序在执行过程中需要动态分配和释放内存内存泄漏是程序未能正确释放已分配的内存内存碎片化会降低内存利用率影响程序性,以满足不同阶段的需求合理的内存管理导致内存消耗不断增加的问题需要及时发能需要采取相应的内存管理策略来避免内,,,是程序稳定运行的关键现和修复存碎片化与new delete内存分配内存释放异常处理数组操作操作符用于在堆上动态使用操作符可以释放如果无法分配内存，它和分别用于new deletenew new[]delete[]分配内存空间它返回指向新由分配的内存空间如会抛出异常开动态分配和释放内存数组必new bad_alloc分配内存的指针相反，果内存没有被正确释放，会导发者需要使用异常处理机制来须使用正确的操作符对应地释操作符用于释放由致内存泄漏问题捕获并处理这些异常放内存，否则会导致未定义的delete分配的内存行为new异常处理识别异常在程序执行过程中识别可能出现的异常情况并做好相应的异常处理,异常类型了解不同类型的异常如运行时异常、编译时异常等并针对不同情况采取相应的措施,,异常捕获与处理使用语句捕获异常并在块中执行相应的异常处理逻辑try-catch,catch异常传播与处理理解异常的传播过程并在函数声明中指明可能抛出的异常类型方便调用者进行合适的异常处理,,异常类型运行时异常在程序运行时可能发生的异常如数组越界、除以零等,编译时异常在编译阶段就能发现的异常如文件未找到、语法错误等,自定义异常开发者根据需求定义的特定异常类型可以更好地描述问题,异常捕获异常类型1在捕获异常之前我们需要了解不同类型的异常如运行时错误,,、逻辑错误等异常捕获机制2使用块可以有效地捕获并处理异常确保程序能够try-catch,平稳地运行多重捕获3可以捕获多种类型的异常并针对不同异常采取不同的处理方,式标准模板库（）STL数据结构算法库12提供了各种常见的数据结中内置了大量有用的算法STL STL,构如、、、如、、,vector listdeque sortfind accumulate等满足不同的编程需求等提高了开发效率set,,迭代器函数对象34迭代器是的核心概念提供使用函数对象来实现算法STL,STL了一种访问容器元素的统一接的定制化和扩展提高了代码的,口灵活性容器容器概念容器分类容器特点比较容器操作STL容器是数据的集合，是标容器主要分为序列容器（序列容器擅长随机访问和末尾容器提供了丰富的，C++STL STLAPI准模板库的核心组成部分如、、）和插入删除，关联容器则善于快包括插入、删除、访问等操作vector listdeque容器可以存储各种类型的关联容器（如、、速查找选择合适的容器可以学习掌握这些操作方法是使STL setmap元素，并提供不同的操作接口）两大类每大大提高程序性能用容器的关键unordered_set种容器都有其特点和适用场景迭代器迭代器的作用迭代器的设计模式中的迭代器STL迭代器是用于访问和遍历容器中元素的一种迭代器是一种设计模式它将遍历元素的责标准模板库中提供了多种迭代器,C++STL,抽象机制它为程序员提供了一种标准化的任从容器中分离出来使得代码更加灵活和如输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、,访问容器元素的方式可复用双向迭代器和随机访问迭代器等算法查找算法排序算法包括线性查找、二分查找等可以快速如冒泡排序、快速排序等可以将数据,,定位目标元素有序排列算法分析递归算法评估算法的时间复杂度和空间复杂度自我调用的算法可以优雅地解决一些,,优化算法性能复杂问题函数对象高效灵活定制行为状态保存函数对象可以捕获数据并将其应用于复通过重载运算符函数对象能够定制化函数对象可以保存内部状态使其在多,,杂的运算操作提供了更大的灵活性和地执行各种不同的操作满足特定需求次调用中保持连贯性和一致性,,效率适配器概念作用12适配器是一种设计模式用于将一个类的接口转换为客户端适配器可以让原本不兼容的类在不修改其源代码的情况下工,期望的另一个接口作在一起应用优点34应用场景包括连接不同系统、整合第三方库、以及处理遗留提高了系统的灵活性和可扩展性降低了系统耦合度,系统等总结与展望在学习了面向对象编程的基础知识后，让我们总结本课程的重点内容并展望C++未来的发展方向。