面向对象程序设计c.ppt

C+程序设计语言,电子讲义,陈维斌,前言,计算机学科发展情况概述,其发展过程可以概括为：源于学科交叉，培育了多个交叉学科，技术发展日新月异、突飞猛进；广泛、深入地渗透到社会活动和日常生活的各个领域。它是二十世纪发展最快、对人类文明影响最深的学科之一。,计算机科学技术发端于上个世纪四十年代，迄今为止，共走过六十多年的历程。,下面从面向对象技术，网络计算、并行计算技术，数据库技术等方面简述其最新的发展。,面向对象技术,计算机学科发展情况概述,面向对象方法和技术起源于面向对象的编程语言（OOPL）；,从八十年代中期开始，面向对象技术的焦点、热点逐渐转移到 OOA和OOD上，逐步形成新的方法论和开发技术。,近年来又出现新的高级技术，例如面向对象数据库、分布式对 象技术、对象总线技术、面向对象的系统集成技术等。,面向对象方法使得系统开发方法回归自然从围绕功能构造 系统回归到围绕客观事物构造系统。,面向对象技术的应用为软件开发从“人工集约生产方式”到“资 源集约生产方式”的转化带来希望 主要得益于软件复用。,计算机学科发展情况概述,面向对象的关键技术和工具,面向对象建模技术UML,面向对象编程技术（平台）.net体系、J2EE,系统集成技术Web Services,组件技术、中间件技术等。,网络计算、并行计算技术,计算机学科发展情况概述,互联网（Internet）是网络的佼佼者,互联网改变了人们的时空观和生活方式，使人类初 步实现了“地球村”的梦想。,互联网本身也存在极大的缺陷表现在安全性隐 患和对商务活动缺乏有效的支持等。,互联网并不是最优的网络计算方案,在计算机集群或网格上应用并行技术，可以实现高性能计算机。,目前的高性能计算机，其运算速度可超过5万亿次/每秒。,数据库技术,计算机学科发展情况概述,几乎所有的软件密集型系统都离不开数据库。,数据库是数据处理和事务处理系统的基础,数据模型的进化,异构数据集成和数据服务技术,计算机学科发展情况概述,在彼此孤立的各个业务系统之间提供数据通道，既 可以抽取公共数据，又可以互相提供数据服务。犹如在 信息孤岛之间架起桥梁为企业应用系统集成（EAI） 提供基础保障。,数据分析技术,联机分析,数据挖掘,将业务数据进行综合，组织成 数据立方体，进行切片、切块、 钻取等处理。以提供决策支持,应用统计学、人工智能等手段从 数据中发现知识和模式并以可视 化的方式展现。以支持智能决策,本课程是计算机类各专业的一门重要的专业基础课 （学科基础课），在由基础训练到专业课教学阶段过渡过程中起到承上启下的作用。它不仅为今后学习专业课打下坚实的理论基础和技术基础，而且为软件开发、程序设计提供必要的理论、方法和工具。,前趋课程：高等数学、计算机导论,主要的后续课程：数据结构、汇编语言程序设计、 编译原理、操作系统等。,课程性质,课程的基本要求,了解程序设计语言的概况和基本理论；,系统掌握C+语言的语法体系；,基本掌握结构化程序设计方法和面向对象程序设计 方法及编程技术；,逐步培养阅读程序、分析程序和独立编写程序的能力。,课程的特点与学习方法,既抽象又具体，入门容易熟练难；,理论联系实际，实践性较强。,需要多练习，多阅读，多模仿，多上机，多创作。,C+是一种程序设计语言，具有一般语言的基本要素： 语法、语义、语用，但其语境及交流方式有别于自然 语言。（语境系指语言的存在环境和使用场合）,学习自然语言的好方法当然也可以应用到学习程序 设计语言上来。,课程的主要内容,分为：基础编程、过程化编程、面向对象编程及高级编程四大部分。,基础编程主要介绍：,（1）C+的语句（共五类，九个语句） 文章是由句子组成的，程序是由语句组成的，所以 语句是程序的基本元素。,（2）数据类型。数据类型是各种数据的抽象，反过来 可以用来描述程序所要加工的形形色色的数据对象。,我们将要涉及到的数据类型有：整型、浮点型、双精度型、 串、数组、向量、指针、类等。,（3）表达式。表达式用来描述计算，可以说它是语句 甚至是程序的“砖瓦”。,过程化编程（也称为结构化编程）主要介绍：,（1）函数机制。可以将函数想象为文章的章节，也可 以将函数想象为“积木块”。这些“积木块”组成了复杂的 程序。,（2）程序结构。介绍程序构成、模块结构、数据作用 域和编译预处理等内容。,课程的主要内容（续）,基础编程主要介绍：,课程的主要内容 （续）,面向对象编程主要介绍：,（1）面向对象的基本知识，类的概念、类的定义，类 的主要特征（名、属性、操作的描述）及其对应的语法。,（2）客观事物在程序中的映射与实现对象的创建 和使用。,（3）面向对象基本要素封装和继承在程序设计语 言中的应用。,课程的主要内容（续）,*高级编程主要介绍：,（1）多态（面向对象基本要素之一）的概念、编程 技术等。,（2）模板和异常处理。,(1) C+程序设计教程（第二版），钱能主编，清华大学出版社，2005.9,(2) The C+ Programming language (Special Edition)，Bjarne Stoustrup，高等教育出版社，2001.8,(3) 面向对象程序设计，刘正林主编，华中科技大学出版社，2001.5,(5) Visual C+6.0 编程实例，薛松等，人民邮电出版社，1999.8,(4) C+大学教程（第二版），电子工业出版社，2002.1,教材和主要参考书,第一章 C+概述（C+ Introduction),主要内容：程序设计语言简史，C和C+的发展过程，C+的特点、用途，C+程序实例和编程流程。,重点：C+的特点、用途，C+程序结构特征。,课堂时数：23学时，上机时数：1学时。,难点：程序结构特征分析。,课时安排：,课外上机时数：2学时。,1.1 程序设计语言概述,1.1.1 程序设计语言的四个发展阶段,通常将程序设计语言的发展划分为以下四代：,第一代：机器语言,第二代：汇编语言,第三代：高级语言,第四代：无编程语言,因为它们经常“四世同堂” ，故又称为计算机语言的四种形态。,机器语言是计算机的指令系统，属于低级语言。,1. 第一代程序设计语言：机器语言,用机器语言编写的程序称为机器语言程序，可由计算机直接执行，但与具体机器有关，且难写、难读。,例1-1： 计算3*a-2*b+1并保存在a中，用某个机器语言 书写的机器语言程序为：,8b 45 fc 8b 数据移动 8d 04 40 8d 取数 8b 4d f8 03 c9 03 加 2b c1 2b 减 40 40 加1 89 45 fc 89 数据移动,这样的程序，对于不了解机器指令系统的人来说，无异于天书。,汇编语言是机器指令的直接符号化，也即用合适的英文单词或英文符号表示指令的操作码和部分地址码。,2. 第二代程序设计语言：汇编语言,例如： 用add表示加法操作，用eax表示某个寄存器、 用ebp表示数据段的地址。这样可以改善可读性。,8b 45 fc 8d 04 40 8b 4d f8 03 c9 2b c1 40 89 45 fc,mov eax,DWORD PTR a_$ebp lea eax,DWORD PTReax+eax*2 mov ecx,DWORD PTR b_$epb add ecx,ecx sub eax,ecx inc eax mov DWORD PTR a_$epb,eax,用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序，由于汇编语言无法直接与计算机交流，所以这样的程序无法直接由计算机执行，因此必须通过汇编程序翻译成机器语言程序。,3. 第三代程序设计语言：高级语言,高级语言是一种接近于自然语言的计算机语言。,所谓接近于自然语言是指，用符合人们习惯的 “数学+英语”的方式和符号来描述计算问题。,例如：例1的计算问题用高级语言来描述就简单、直观 到形如：a=3*a-2*b+1，其右部显然与数学式3a-2b+1 十分地接近。,用高级语言编写的程序称为高级语言程序，这种程序计算机无法理解与执行，必须通过编译程序翻译成机器语言程序。,高级语言与具体机器基本无关，因此高级语言程序不但简单、直观，而且具有可移植性。,4. 第四代程序设计语言：无编程语言,无编程或少编程语言支持对一些通用计算使用构件、组件，以可视化方式进行选择，并以组装方式加以实现。,例1-2 下图所示的文件操作窗口就是由工具条、下拉 列表框、文本框、命令按钮等构件快速组装而成，并只 须辅以少量编程。,一些面向对象可视化程序设计语言，例如Visual C+、 Visual Basic、C#等，都具有第四代计算机语言的特征。,1.1.2 高级语言简史,1954年第一个高级语言Fortran诞生，它是一种面向科学计算的“公式翻译语言”。66年实现标准化，大约在九十年代中后期逐渐消失。,1959年COBOL语言问世，它是一种面向商务处理的高级语言，68年实现标准化，目前基本上也已停止使用。,1960年ALGOL60问世，它以语法成分的多样性和结构的严谨性著称，并首次引入数据作用域、递归等概念和技术。 ALGOL60的流行期没有超过20年，早已退出历史舞台，被人淡忘了。,60年代中期，BASIC语言问世，被人们视为Fortran的简化版本，以小巧玲珑，简单易用而著称，其面向对象版本Visual Basic目前仍被广泛使用。,1967年，出现了Simula67，该语言首次提出类的概念并加以实现，在面向对象技术领域，它是一个先驱者，但并不是成功者，因为多方面的不完善，导致其无法推广应用。,60年代中期，第一个人工智能语言LISP语言诞生。,1971年，第一个结构化程序设计语言PASCAL语言诞生，其语法结构比ALGOL更为严谨、数据类型更为丰富，所以在相当长的时间内，PASCAL一直是计算机专业的教学语言，目前也已淡出，但其面向对象的版本Object PASCAL成为Delphi的核心。,1972年C语言问世，它支持结构化和模块化程序设计，具有开放性，又具有中级语言的特征，因此被广泛使用，并且经久不衰。,1983年，在C的基础上改良成为带类的C的面向对象程序设计语言C+问世。,1.1.3 C和C+的历史及发展过程,作为C+的前身，C语言是贝尔实验室的Dennis Ritchie于1972年在B语言的基础上设计而成的。,三十年多年来，在计算机系统领域和应用领域发挥了极大的作用。并且随着计算机技术和程序设计方法的发展、演化，其自身也在不断地发展，可以概括为以下几个阶段：,1. 1972年在B语言的基础上设计而成的，用来描述和实现Unix操作系统。,2. 1977年改进为不依赖于具体机器的C语言编译文本可移植C语言编译程序，从而具有高级语言的第一特征，演化为我们所说的“传统的C语言”。,31983年由美国国家标准化协会（ANSI）综合C的各种版本，制定了新的标准ANSI C，进而演化为87ANSI C。,4. 1980年，贝尔实验室开始对C增加面向对象的成分，最初的成果为“带类的C”，83年正式取名为C+。1991年出现实用工业版本，94年制定了ANSI C+标准的草案。,值得一提的是：面向网络 计算的Java语言其语法结 构与C+如出一辙。,5C+的各种工业版本的出现 例如Visual C+,注意：现在各种程序语言大多具有通用性,数值计算语言：Algol、Fortran等； 商业语言：Cobol、Visual Basic、各种数据库管理系统提供的编程语言等； 人工智能语言：Lisp、Prolog等； 系统语言：Pascal、C、C+、C#等。,1.1.4 高级语言的分类,1.1.5 程序设计语言的应用领域,六十年代，程序设计语言的应用领域不外乎就是：商业、科学计算、系统、人工智能等方面。,九十年代以来，程序设计语言除上述领域外，还拓展到出版应用、处理、网络计算等方面。,1.1.6 语法和语义,程序设计语言的语法是程序设计语言的外观。它给出语句、数据对象说明以及其它语言结构（成分）的书写规则。,程序设计语言的语义表示语言结构的含义。,语法,语义,例1-3 C+的赋值语句，其语法和语义如下： 语法： = 实例：z = x + y 语义：计算表达式exp，然后将计算结果传送给指定的变量。,1.2 C+的应用领域,C+的应用领域包括：商业、科学计算、系统软件、Internet。,其主要用途如下：,1. 作为系统描述语言，编写各种系统软件。,例如： （1）OS（众所周知的Unix）， （2）DBMS（FoxPro就是用Watcom C编写的）。,2. 作为工具软件描述语言，编写各种工具软件。,例如商务方面、信息管理方面的软件。 尤其适合于通信、图形图象处理方面的应用。,4Internet和Web编程。,3. 作为应用程序描述语言，编写各种应用软件。,1.3 C和C+的特点,C和C+一直是程序设计语言的主流之一，因为C和C+既具有程序设计语言所共有的功能，在很多方面又独具一格，所以极受程序员的青睐。,C和C+的主要特点归纳如下：,1. 语句简练、语法结构清晰、紧凑，使用方便、灵活。,标准C只设置32个保留字（专用词）和九种语句， C和C+的绝大部分功能都由各种标准函数和类来实现。,2程序结构简单、书写格式自由。,5语法限制不太严格，程序自由度大。这既是优点也是缺点，该问题留待以后专门讨论。,4运算符丰富、齐全，运算能力强。,C提供的运算符分为常规运算和与硬件有关的运算两部分： 常规运算符算术运算符、逻辑运算符、关系运算符 等，这类运算符,各种语言一般都具备。 与硬件有关的运算符位运算符、地址运算符等， 这些运算符是C所独有的，体现出汇编语言的某些特征。,3数据类型丰富、齐全。,标准C供了整数、实数、字符、字符串等基本数 据类型，还提供数组、指针、结构体等构造数据类 型。C+增加了类这一特殊数据类型的定义机制。,6. 具有直接的硬件处理能力,例如：允许直接访问内存地址，进行各种位运算， 能通过中断调用,直接控制各种硬件设备等等。 上述这些功能属于机器语言特征，因此C既有高级 语言特征又具有机器语言特征。,7C编译系统生成的目标代码质量高，程序执行效率高。,8程序可移植性强。,9语言的通用性较强,C+包含了整个C，因此也继承了C的全部特征和 优点，同时又实现了对OOP的完全支持。,1.4 C+编程流程,1. 程序实例,例1-4 HelloWorld程序 功能：在屏幕上显示“Hello Visual C+ Console World”。,下面我们给出两个简单的程序，一方面展现C+程序的概貌，另一方面籍此进行程序结构和书写格式的分析，并简单地介绍程序设计流程。,/ HelloWorld1.cpp : Defines the entry point / for the console application. / #include using namespace std; int main() cout Hello Visual C+ Console World!; return 0; ,例1-4 HelloWorld程序 功能：在屏幕上显示“Hello Visual C+ Console World”。,/ HelloWorld1.cpp : Defines the entry point / for the console application. / #include using namespace std; int main() cout Hello Visual C+ Console World!; return 0; ,该程序的前三行是注解行，仅起到说明和注解的作用，可以省略，但勤加注解可以增强程序的可读性，是一种好的风格。,该程序的第四行用来包含一个标准流类文件iostream.h，该文件提供了输入/输出设施，属于程序的编译预处理部分。,该程序仅由一个函数组成，该函数名为main（主函数），是C+程序的入口。,注意一个C+程序可以有多个函数，但必须有而且仅能有一个main函数。,例1-5 求最大值的程序。 功能：调用MAX函数求两个数中值最大者，并调用标准函数 sqrt（）求其平方根。 源程序代码： /* /* Ch1_2.cpp * /* #include #include double max(double x,double y); void main() double a,b,c; cout ab; c=max(a,b); cout the squart of maximum =sqrt(c ); ,下页,double max(double x, double y) double z; if (xy) z = x; else z = y; return z; ,上页,分析： 该程序由main和max两个函数组成，max由main函数调用，此外还调用了系统提供的一个标准函数sqrt。,/* /* Ch1_2.cpp * /* #include #include double max(double x,double y); void main() double a,b,c; cout ab; c=max(a,b); cout the squart of maximum =sqrt(c ); ,2.C+程序的构成和书写格式,综合上面的分析，我们对C+ 程序的结构和书写格式归纳出以下七大特点：,（1） C+源程序文件是一个文本文件，其扩展名是*.cpp。一个C+程序除了源程序文件外，还包含其它文件。,（2）C+程序由注释部分、程序头部分（编译预处理部分）、程序主体部分组成，注释可以出现在主体部分中。,（3） 注释部分以/或/*作为标记。主体部分由n个（n=1）函数并列组成，必须有且仅能有一个main函数。,/ HelloWorld1.cpp : Defines the entry point / for the console application. / #include int main() cout Hello Visual C+ Console World!“;/输出 return 0;/返回 ,（6） 用大括号对表示程序的层次范围，一个完整的程序模块总是被包围在一对大括号内，例如函数体，语句块等。,（7）C+程序中的名字（标识符）是大小写敏感的，所以在书写标识符时要注意其大小写。,例如：max()与MAX()代表不同的两个函数；NAME和 name代表两个不同的变量。,（5） 程序书写格式自由，一行可以写一个至多个语句，一个语句也可以分写在多行上，每个语句以分号作为结束标志。,（4） 一个应用程序（Application）可以包含若干个源程序文件。,/ HelloWorld1.cpp : Defines the entry point / for the console application. / #include int main() cout Hello Visual C+ Console World!“;/输出 return 0;/返回 ,3. C+程序设计流程,程序设计流程是指从算法设计、程序编辑（输入）到程序运行全过程的各项活动及活动之间的关系，也称为编程流程，包括以下主要活动（步骤）：,程序的编辑（Edit）,程序的编译（Compile）,程序的链接（Build）,程序的调试（Debug）,可以在Visual C+的集成开发环境（IDE）中完成上述工作。,有些活动可能需要重复进行，因此形成比较复杂的循环。,开始,编辑,链接,编译错误,链接错误,运行调试,编译,运行错误,结束,无,无,无,有,有,有,程序的编辑（Edit）,使用Visual C+的编辑器进行程序文本编辑，以命名文件形式保存在专用的文件夹中（通常一个程序存放在一个文件夹中）。其扩展名为cpp。,程序的编译（Compile）,使用Visual C+的编译器对源程序进行编译，将其翻译成目标代码并自动生成与源程序文件同名的目标文件（扩展名为obj），该目标文件自动保存在源程序文件所在的文件夹中的 debug文件夹。,程序的链接（Build）,使用Visual C+的Execute命令，可以启动程序的执行，通过控制台窗口可以观察运行结果。,程序的运行、调试（Debug）,使用Visual C+的链接器（Build）对相关目标文件进行链接，构建成可执行文件，其扩展名为exe（该文件通常保存在程序文件夹内部的Debug文件夹中）。,1.5 上机实践上机方法和步骤,这一小节简单介绍上机的基本方法和步骤，包括两种形式：,用MFC AppWizard（Exe)创建一个应用项目。,用C+ source file自己编程、编译、调试及运行；,1自行编制C+Source File,其基本处理包括：程序的编辑、编译、调试及运行，其操作步骤如下：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1：,启动Visual C+6.0,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1：,自行编制C+Source File的操作步骤：,2）创建一个新的C+ Source File,l打开“文件“菜单”，单击“New”命令选项， 弹出 “ New”对话框； l单击“New”对话框的“File”页标签，弹出 “File”页； l双击“C+ Source File”选项，进入文件编辑状态。 该操作过程见图1-2：,图1-2 创建C+ Source File,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2,3）编辑C+ Source File，见图1-3。,图1-3 编辑C+ Source File,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2 3）编辑C+ Source File，见图1-3。,4）保存C+文件,打开“File”菜单，单击“Save As”命令选项， 在“保存为”对话框中执行存盘操作，见图1-4。,图1-4 保存C+ Source File,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2 3）编辑C+ Source File，见图1-3。 4）保存C+文件，见图1-4。,5）源程序文件的编译,打开“Build”菜单，单击“Compile”命令选 项，编译结果出现在底部的输出窗中，见图1-5。,图1-5 程序的编译及出错信息提示,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2 3）编辑C+ Source File，见图1-3。 4）保存C+文件，见图1-4。 5）源程序文件的编译，见图1-5。,6）如果程序有语法错，可参照“输出窗中给出的提示进行修改，然后重复5）6），直至出错提示全部消除。,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2。 3）编辑C+ Source File，见图1-3。 4）保存C+文件，见图1-4。 5）源程序文件的编译，见图1-5。 6）修改语法错，至出错提示全部消除。,7）生成可执行文件（程序的链接）,打开“Build”菜单，单击“Build（.exe）”命令 选项，生成结果出现在底部的输出窗中，如果提 示生成成功，则可执行下一个动作，否则，参照 出错提示，进行修改。,自行编制C+Source File的操作步骤：,1）启动Visual C+，启动方法见图1-1： 2）创建一个新的C+ Source File见图1-2。 3）编辑C+ Source File，见图1-3。 4）保存C+文件，见图1-4。 5）源程序文件的编译，见图1-5。 6）修改语法错，至出错提示全部消除。 7）生成可执行文件（程序的链接）,8）程序的执行,打开“Build”菜单，单击“Execute（.exe）” 命令选项，弹出程序执行窗口，见图1-6。,图1-6 C+程序的执行窗口,用MFC AppWizard（Exe)创建一个应用项目。,1. 创建一个项目,l打开“文件“菜单”，单击“New”命令选项，弹出 “new”对话框； l单击“new”对话框的“projects”页标签，进入 “projects ”页。 l 在该页的右侧输入项目名，项目文件夹名等， 然后单击“OK”按纽。,2. 指定应用项目的类型并选择语言（向导步骤1）,项目类型包括：单文本（Single document），多文本（Multiple documents）以及对话框（Dialog based）等。,3. 选择数据库支持方式（向导步骤2）,4. 选择复合文档支持方式（向导步骤3）,5. 指定窗口特征及工具条的风格等（向导步骤4）,6. 指定项目风格等（向导步骤5）,7. 列出新项目的框架规格说明信息（向导步骤6）,单击“OK”按纽后，向导将自动创建项目，并进入编辑状态。,8. 项目的编辑,我们可以在vc的集成编程环境中，对组成项目的各个类进行编辑，使项目得以完善。,下面以在项目的主窗口中显示文字在一操作为例，给出编辑方法。,（1）单击Projiect View窗口中的Class View标签，进入Class View ，该页显示了组成项目的所有的类；,（2）展开其中的cp1View节点（打开cp1View类）；,（3）双击该类的onDraw（）成员函数，在代码编辑窗中显示该函数的代码。,（4）在代码编辑窗中修改该函数的代码,在该函数的ASSERT_VALID(pDoc行下面输入以下行： /TRACE(This was printed during debuggingn); pDC-TextOut(20,20,欢迎进入本系统！);,9. 建造项目（Build）以生成可执行文件。,10. 运行应用程序,