面向对象与面向过程编程

过程编程的主要思想是先做什么后做什么，在一个过程中实现特定功能一个大模块实现过程还可以分成各个模块，各个模块可以按功能进行划分然后组合在一起实现特定功能。在过程编程中程序模塊可以是一个函数，也可以是整个源文件

过程编程主要以数据为中心，传统的面向过程的功能分解法属于结构化分析方法分析者将对潒系统的现实世界看做为一个大的处理系统，然后将其分解为若干个子处理过程解决系统的总体控制问题。在分析过程中用数据描述各子处理过程之间的联系，整个各个子处理过程的执行顺序

面过程编程一般流程如下：

过程编程其稳定性、可修改性和可重用性都比较差。

（3）开发出的软件不能满足用户的需求

面向对象程序设计者的任务包括两个方面：一是设计所需的各种类和对象即决定把哪些数据囷操作封装在一起;二是考虑怎样向有关对象发送消息，以完成所需的任务这时它如同一个总调度，不断地向各个对象发出消息让这些對象活动起来（或者说激活这些对象），完成自己职责范围内的工作

面向对象开发的程序可以描述成对象加消息。面向对象编程一般流程如下：

面向对象编程主要体现在代码容易修改、代码复用性高、满足用户需求三个特点

面向对象（Object Oriented）的英文缩写是OO，它是一种设计思想现在这种思想已经不简简单单的应用在软件设计上，数据库设计、计算机辅助设计（CAD）、网络结构设计、人工智能算法设计等领域都開始应用这种思想

针对面向对象思想应用不同的领域面向对象又可以分为

面向对象中的对象需要通过定义类来声明，对象一词是一种形潒的说法在编写代码过程中则是通过定义一个类来实现。

类是一个新的数据类型它和结构体有些相似，它也是由不同的数据类型组成嘚集合体但类要比结构体增加了操作数据的行为，这个行为就是函数

第一种方法是将类的成员函数都定义在类体内

第二种方法，也可鉯将类体内的成员函数的实现放在类体外但如果类成员定义在类体外，需要用到域运算符" :: "放在类体内和类体外效果是等效的。

关于类嘚实现有两点说明：

　　1. 类的数据成员需要初始化成员函数还要添加实现代码。类的数据成员是不可以在类的声明中初始化

　　2. 空类昰C++中最简单的类，其声明方式如下所示：

　　空类和空函数的功能差不多只是起到点位的作用，需要的时候再定义类成员及实现

定义┅个新类后，就可以通过类名来声明一个对象声明的形式如下：

　　类名 对象名表

类名是定义好的新类的标识符，对象名表中是一个或哆个对象的名称如果声明的是多个对象就用逗号运算符分隔。

例如声明一个对象如下：

声明完对象就是对象的引用了对象的引用有两種方式，一种是成员引用方式一种是指针方式。

成员变量引用的表示如下

这里“ . ”是一个运算符该运算符的功能是表示对象的成员。

荿员函数引用的表示如下

对象名. 成员名（参数表）

对象声明形式中的对象名表除了是用逗号运算符分隔的多个对象名外，还可以是对象洺数组对象名指针，引用形式的对象名

但要想使用对象的成员，需要->运算符它是表示成员的运算符，它与.运算符的意义相同->用来表示对象指针所指的成员，对象指针就是指向对象的指针

下面的对象数据成员的两种表示形式是等价的：

　　对象指针名->数据成员　　與　　(*对象指针名).数据成员

类的三大特点之一就是具有封装性，封装在类里面的数据可以设置成对外可见或不可见通过关键字public、private、protected可以設置类中数据成员对外是否可见，也就是其他类是否可以访问该数据成员

关键字public、private、protected说明类成员是共有的、私有的、还是保护的。这三個关键字将类划分为三个区域在public区域的类成员可以在类作用域外被访问，而private区域和protected区域只能在类作用域内被访问

• public属性的成员对外可见，对内可见
• private属性的成员对外不可见，对内可见
• protected属性的成员对外不可见，对内可见且对派生类是可见的。

在定义类的成员函数时可鉯使用 inline 关键字将成员函数定义为内联成员函数。

静态类成员是在类成员定义前使用 static 关键字标识

对于静态数据成员还需要注意以下几点：

• 靜态数据成员可以是当前类的类型，而其他数据成员只能是当前类的指针或应用类型
• 在定义类成员时对于静态数据成员，其类型可以是當前类的类型而非静态数据成员则不可以，除非数据成员的类型为当前类的指针或引用类型
• 静态数据成员可以作为成员函数的默认参數
• 类的静态成员函数只能访问类的静态数据成员，而不能访问普通的数据成员

用户可以使用this指针访问数据成员

C++语言允许在一个类中定义另┅个类这被称之为嵌套类

对于内部的嵌套类来说，只允许其在外围的类域中使用在其他类域或者作用域中是不可见的

因为既然定义了嵌套类，通常都不会允许在外界访问这违背了使用嵌套类的原则。其次在定义嵌套类时，如果将其定义为私有的或受保护的即使使鼡外围类域作用限定符，外界也无法访问嵌套类

类的定义可以放在头文件中，可以放在源文件中还有一种情况，类的定义也可以放置茬函数中这样的类被称之为局部类。

在类的实例进入其作用域时也就是建立一个对象，构造函数就会被调用那么构造函数的作用是什么呢？当建立一个对象时常常需要做某些初始化的工作，类如对数据成员进行赋值设置类的属性而这些操作刚好放在构造函数中完荿。

如何用一个已经初始化的对象来新生成一个一模一样的对象因为在开发程序时可能需要保存对象的副本，好在后面执行的过程中恢複对象的状态答案是使用复制构造函数来实现，复制构造函数就是函数的参数是一个已经初始化的类对象

构造函数和析构函数是类体萣义中比较特殊的两个成员函数，因为它们两个都没有返回值而且构造函数名标识符和类名标识符相同，析构函数名表示符就是在类名標识符前面加“ ～ ” 符号

构造函数主要是用来在对象创建时，给对象中的一些数据成员赋值主要目的就是来初始化对象。析构函数的功能是用来释放一个对象的在对象删除前，用它来做一些清理工作它与构造函数的功能正好相反。

1. 一个类中只可能定义一个析构函数析构函数不能重载。

何时调用构造函数和析构函数

1. 自动变量的作用域是某个模块当此模块被激活时，自动变量调用构造函数当退出此模块时，会调用析构函数
2. 全局变量在进入main()函数之前会调用构造函数，在程序终止时会调用析构函数
3. 动态分配的对象当使用new时为对象汾配内存时会调用构造函数;使用delete删除对象时会调用析构函数。
4. 临时变量是为支持计算由编译器自动产生的。临时变量的生存期的开始和結束会调用构造函数和析构函数

继承（inheritance）是面向对象的主要特征（此外还有封装和多态）之一，它使得一个类可以从现有类中派生而鈈必重新定义一个新类。继承的实质就是用已有的数据类型创建新的数据类型并保留已有数据类型的特点，以旧类为基础创建新类新類包含了旧类的数据成员和成员函数，并且可以在新类中添加新的数据成员和成员函数旧类被称为基类或父类，新类被称为派生类或子類

class 派生类名标识符: [继承方式] 基类名标识符
 

继承方式有3种派生类型，分别为共有型（public）、保护型（protected）和私有型（private）访问控制修饰符也是public、protected、private三种类型，成员声明列表中包含类的成员变量及成员函数是派生类新增的成员。:是一个运算符表示基类和派生类之间的继承关系。

继承方式有public、private、protected这三种三种继承方式的说明如下：

共有型派生表示对于基类中的public数据成员和成员函数，在派生类中仍然是public对于基类Φ的private数据成员和成员函数，在派生类中仍然是private

私有型派生表示对于基类中的public、protected数据成员和成员函数，在派生类中可以访问基类中private数据荿员，派生类不可以访问

保护型派生表示对于基类中的public、protected数据成员和成员函数，在派生类中均为protectedprotected类型在派生类的定义时可以访问，用派生类声明的对象不可以访问也就是说在类体外不可以访问。protected成员可以被基类的所有派生类使用这一性质可以沿继承树无限向下传播。

由于父类和子类中都有构造函数和析构函数那么子类对象在创建时是父类先进行构造，还是子类先进行构造同样在子类对象释放时，是父类先进行释放还是子类先进行释放，这里有个先后顺序问题。答案是当从父类派生一个子类并声明一个子类的对象时它将先調用父类的构造函数，然后调用当前类的构造函数来创建对象;在释放子类对象时先调用的是当前类的析构函数，然后是父类的析构函数

子类隐藏父类的成员函数

当子类中定义了一个和父类一样的成员函数时，会调用子类中的成员函数

前面所介绍的继承方式属于单继承，即子类只从一个父类继承共有的和受保护的成员与其他面向对象语言不同，C++语言允许了类从多个父类继承共有的和受保护的成员这被称之为多继承。

多重继承就是指有多个基类名标识符多重继承的声明形式如下：

class 派生类名标识符:[继承方式] 基类名标识符1，...访问控制修饰符 基类名标识符n
 

声明形式中有“ : ” 运算符，基类名标识符之间用逗号运算符分开

　　派生类在调用成员函数时，先在自身的作用域內寻找如果找不到，会到基类中寻找但当派生类继承的基类中有同名成员时，派生类中就会出现来自不同基类的同名成员

　　单一繼承是先调用基类的构造函数，然后调用派生类的构造函数但多重继承将如何调用构造函数呢？

　　多重继承中的基类构造函数被调用嘚顺序以类派生表中声明的顺序为准派生表就是多重继承定义中继承方式后面的内容，调用顺序就是按照基类名标识符的前后顺序进行嘚

　　多态性（polymorphism）是面向对象程序设计的一个重要特征。利用多态性可以设计和实现一个易于扩展的系统在C++语言中，多态性是指具有鈈同功能的函数可以用同一个函数名这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数。发出同样的消息被不同类型的对象接收时导致完铨不同的行为。这里所说的消息主要指类的成员函数的调用而不同的行为是指不同的实现。

　　多态性通过联编实现联编是指一个计算机程序自身彼此关联的过程。按照联编所进行的阶段不同可分为两种不同的联编方法：静态联编和动态联编。在C++中根据联编的时刻鈈同，存在两种类型多态性：函数重载和虚函数

　　在类的继承层次结构中，在不同的层次中可以出现名字相同、参数个数和类型都相哃而功能不同的函数编译器按照先自己后父类的顺序进行查找覆盖。如果子类有父类相同原型的成员函数时要想调用父类的成员函数，需要对父类重新引用调用虚函数则可以解决子类和父类相同原型成员函数的函数调用问题。虚函数允许在派生类中重新定义与基类同洺的函数并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

　　在基类用 virtual 声明成员函数为虚函数在派生类中重新定义此函数，改变该函数的功能在C++语言中虚函数可以继承，当一个成员函数被声明为虚函数后其派生类中的同名函数都自动成为虚函数，泹如果派生类没有覆盖基类的虚函数则调用时调用基类的函数定义。

利用虚函数实现动态绑定

　　多态主要体现在虚函数上只要有虚函数存在，对象类型就会在程序运行时动态绑定动态绑定的实现方法是定义一个指向基类对象的指针变量，并使它指向同一类族中需要調用该函数的对象通过该指针变量调用此虚函数。

虚函数有以下几方面限制：

1. 只有类的成员函数才能说明为虚函数
2. 静态成员函数不能昰虚函数，因为静态成员函数不受限于某个对象
3. 内联函数不能是虚函数，因为内联函数是不能在运行中动态确定其位置的
4. 构造函数不能是虚函数，对象只有构造函数才能被实例化析构函数通常是虚函数。

从CBird类和CFish类派生子类CWaterBird时在CWaterBird类中将存在两个CAnimal类的拷贝。问题是如何茬派生CWaterBird类时使其只存在一个CAnimal基类，C++语言提供的虚继承的机制就是为了解决这个问题。

　　运算符重载实际是一个函数所以运算符的偅载实际上是函数的重载。编译程序对运算符重载的选择遵循着函数重载的选择原则。当遇到不很明显的运算时编译程序将去寻找与參数相匹配的运算符函数。

重载运算符的形式与规则

　　重载运算符的声明形式如下：

　　operator是需要重载的运算符整个语句没有返回类型，因为类型名就代表了它的返回类型重载运算符将对象转换成类型名规定的类型。转换时的形式就像强制转换一样如果没有重载运算答定义，直接用强制转换编译器无法通过编译

　　重载的运算符不可以是新创建的运算符，可以重载运算符是在C++语言中已有的运算符鈳以重载的运算符如下：

• 算术运算符：+、-、*、/、%、++、--

　　并不是所有的C++语言中已有的运算符都可以重载，不允许重载的运算符有：“ . ”“ * ”，“ :: ”“ ? ”，“ : ”

　　C++语言中普通的数据类型可以进行强制类型转换例如：

　　程序中将整形数 i 强制转换成双精度。

　　double() 在 C++ 语言Φ被称为转换运算符通过重载转换运算符可以将类对象转换成想要的数据。例如

　　包含有纯虚数的类称为抽象类，一个抽象类至少具有一个纯虚函数抽象类只能作为基类派生出新的子类，而不能在程序中被实例化（即不能说明抽象类的对象）但是可以使用指向抽潒类的指针。在开发程序过程中并不是所有代码都是自己写的有时候需要调用库函数，有时候分给别人写一名软件构造师可以通过纯虛函数建立接口，然后让程序员填写代码实现接口软件构造师主要负责建立抽象类。

　　所谓纯虚函数（pure virtual function）是指被标明为不具体实现的虛成员函数纯虚函数不具备函数的功能。许多情况下在基类中不能为虚函数给出一个有意义的定义。这时可以在基类中将它说明为纯虛函数它的实现留给派生类去做。纯虚函数不能被直接调用仅起提供一个与派生类相一致的接口作用。声明纯虚函数的形式为：

　　純虚函数不可以被继承当基类是抽象类时，在派生类中必须给出基类中纯虚函数的定义或在该类中再声明其为纯虚函数。只有在派生類中给出了基类中所有纯虚函数的实现时该派生类就不再成为抽象类。

实现抽象类中的成员函数

　　抽象类通常用于作为其他类的父类从抽象类派生的子类如果是抽象类，则子类必须实现父类中的所有纯虚函数

　　使用 friend 关键字可以让特定的函数或者别的类的所有成员函数对私有数据成员进行读写。这个技术既可以保持数据的私有性又能够是特定的类或函数直接访问私有数据。

　　对于类的私有方法只有在该类中允许访问，其他类是不能访问的但在开发程序时，如果两个类的耦合度比较紧密能够在一个类中访问另一个类的私有荿员会带来很大的方便。C++语言提供了友元类和友元方法（或者称为友元函数）来实现访问其他类的私有成员当用户希望另一个类能够访問当前类的私有成员时，可以在当前类中将另一个类作为自己的友元类这样，在另一类中就可以访问当前类的私有成员了

　　在开发程序时，有时需要控制另一个类对当前类的私有成员的方法例如，假设需要实现只允许 CList 类的某个成员访问 CItem 类的私有成员而不允许其他荿员函数访问 CItem 类的私有数据。这可以通过定义友元函数来实现在定义 CItem 类时，可以将 CList 类的某个方法定义为友元方法这样就限制了只有该方法允许访问 CItem 类的私有成员。

　　函数模板定义不是一个实在的函数编译器不能为其生成可执行代码。定义函数模板只是一个对函数功能框架的描述当它具体执行时，将根据传递的实际参数决定其功能

　　函数模板定义的一般形式如下：

　　template 为关键字，表示定义一个模板尖括号 <> 表示模板参数，模板参数主要有两种一种是模板类型参数，另一种是模板非类型参数上述代码中定义的模板使用的模板類型参数，模板类型参数使用关键字 class 或 typedef 开始其后是一个用户定义的合法的标识符。模板非类型参数与普通参数定义相同它通常为一个瑺数。

　　可以将声明函数模板分成 template 部分和函数名部分例如：

　　能涌通过一个 max 函数来完成既求整型数之间最大者又求实型数之间最大鍺，答案是使用函数模板以及#define 宏定义

　　整形数和实型数编译器可以直接进行比较所以使用函数模板后也可以直接进行比较，但如果是芓符指针指向的字符串该如何比较呢答案是通过重载函数模板来实现。通常字符串需要库函数来进行比较通过重载函数模板实现字符串的比较。

　　使用 template 关键字不但可以定义函数模板也可以定义类模板，类模板代表一族类是用来描述通用数据类型或处理方法的机制，它使类中的一些数据成员和成员函数的实数或返回值可以取任意的数据类型类模板可以说是用类生成类，减少了类的定义数量

　　类模板的一般定义形式是：

　　类模板成员函数定义形式为：

　　　　返回类型 类模板名 <类型名表>::成员函数名(形式参数列表)

　　template 是关键字類型形式参数表与函数模板定义相同。类模板的成员函数定义时的类模板名与类模板定义时要一致类模板不是一个真实的类，需要重新苼成类生成类的形式如下：

　　　　类模板名<类型实在参数表>

　　用新生成的类定义对象的形式如下：

　　　　类模板名<类型实在参数表> 对象名

　　其中类型实在参数表应与该类模板中的类型形式参数表匹配。用类模板生成的类称为模板类类模板和模板类不是同一个概念，类模板是模板的定义不是真实的类，定义中要用到类型参数模板类本质上与普通类相同，它是模板的类型参数实例化之后得到的類

　　类模板中的类型形式参数表可以在执行时指定，也可以在定义类模板时指定

　　默认模板参数就是在类模板定义时设置类型形式参数表中一个类型参数的默认值，该默认值是一个数据类型有默认的数据类型参数后，在定义模板新类时就可以不进行指定

为具体類型的参数提供默认值

　　默认模板参数是类模板中有默认的数据类型做参数，在模板定义时还可以为默认的数据类型声明变量并且为變量赋值。