以下为个人学习笔记和习题整理
课程：计算机程序设计（C++）- 西安交通大学 @ 中国大学 MOOC
https://www.icourse163.org/course/XJTU-46006

# 课堂笔记

# 实体、对象与类的概念

# 实体

什么是实体？
是指客观世界存在的某个事物
一所大学，例如：西安交通大学
某动物，例如：一只羊
一本图书，例如：《C++ 程序设计教程》
一篇文章，例如：“羊年趣赏羊联”
如何描述实体？
通过对实体进行抽象，来描述实体
如何抽象描述实体？
每个实体都有其特征和功能，特征和功能通称为属性
实体与实体的不同，在于属性的不同
从实体中抽取出若干特征和功能，来表示实体
特征指实体的静态属性，功能指实体的动态属性
特征和功能密切相关、相互依赖，不能割裂

电视机的特征	电视机的功能
型号	播放影视
尺寸	选频道
液晶	调颜色
价格	调音量

当然有些实体只有静态属性而无动态属性，如兵马俑等

# 对象

什么是对象？
指被抽象描述的某个实体
对象 = 实体的特征 + 实体的功能
对象 = 数据 + 函数
将数据和函数当作一个统一体

# 类

什么是类？
具有相同特征和功能的对象集合
对象是类的一个实例或个体或元素
所有公元日期→日期类
所有西安交大学生→西安交大学生类
整数集合→整数类
int k;//k 称为整数变量，又称整数对象
struct date today;//today 称日期结构体变量，又称日期对象
将实体转化为程序中的数据
C++ 程序中有四种基本数据类型：字符、整数、浮点、双精度类型
当程序中涉及到的实体不能直接描述为基本数据类型时，只有描述成新的数据 (类型)
类是相同属性的对象集合，其中某个对象的特征和功能就是类的特征和功能
- 学生 (数据) 类 (型) 的特征和功能
  特征：姓名、性别、年龄、学号、成绩、身高……
  功能：上课、跑步、听、说、读、写、……
- 轿车 (数据) 类 (型) 的特征和功能
  特征：型号、颜色、价格、出厂日期、轮子直径……
  功能：运动、鸣笛、加油、倒车、……
类与结构体
将数据和函数当作一个统一体，即 “类”
类是对客观世界万物的抽象描述
结构体是复合数据的统一体
结构体只有数据成员，没有函数成员
结构体又称为特殊的类
现在结构体中也可以包括函数成员
类的语法格式与结构体相似：
- 先定义类的数据成员和函数成员
- 再声明具体对象 (变量)
- 然后使用对象 (变量)

# 类的定义

# 定义格式

	class <类名>
	{
	private: // 私有成员
	<数据成员说明语句>;
	<函数成员说明语句>;
	public: // 公有成员
	<数据成员说明语句>;
	<函数成员说明语句>;
	protected: // 保护成员
	<数据成员说明语句>;
	<函数成员说明语句>;
	};

# 例子：定义实体钟表类

如何抽象描述

特征：即数据成员？
	时、分、秒
	型号、生产厂、出厂日期、价格等

功能：即函数成员？
	设置时间
	钟表运转或运行
	报时响铃
	显示时间

	class Clock // 定义钟表类
	{
	private: // 数据成员一般为私有成员
	int Hour; // 小时属性
	int Minute; // 分钟属性
	int Second; // 秒属性
	float Price; // 价格属性
	public:// 函数成员一般为公有成员
	void Set(int h,int m,int s,float p); // 设置时间操作
	void Run(); // 钟表运转操作
	void Report_Time(); // 报时响铃操作
	void Show_Time(); // 显示时间操作
	};

# 成员函数的两种定义方法

# 内联函数

在类体内直接定义函数成员，该成员函数又称内联函数
在类体内定义内联函数等同一般函数定义格式

	class Clock // 定义钟表类
	{
	private: // 数据成员一般为私有成员
	int Hour; // 小时属性
	int Minute; // 分钟属性
	int Second; // 秒属性
	float Price; // 价格属性
	public:// 函数成员一般为公有成员
	void Set(int h,int m,int s,float p); // 设置时间操作
	void Run(); // 钟表运转操作
	void Report_Time(); // 报时响铃操作
	void Show_Time() // 显示时间操作
	{
	cout<<Hour<<':'<<Minute<<':'<<Second;
	};
	};

# 类体外定义函数成员

	<类型> <类名>::<函数名>(<参数表>)
	{
	<函数体>
	}

	void Clock::Set(int h,int m,int s,float p) // 设置修改 4 个数据成员的值的函数
	{
	Hour = h;
	Minute = m;
	Second = s;
	Price = p;
	}

	void Clock::Run() // 模拟运行钟表运行函数
	{
	int i=0;
	for(i=0;i<10;i++) // 只模拟运行 10 秒钟
	{
	Second++;
	if(Second==60)
	{
	Second=0;
	Minute++;
	if(Minute==60)
	{
	Minute=0;
	Hour++;
	if(Hour==24) {
	Hour=0;
	}
	}
	}
	cout<<'\r'; // 不换行，返回当前行的首位
	Sleep(1000); // 程序暂停运行秒
	Show_Time();
	}
	}

	void Clock::Report_Time() {
	Show_Time();
	if ( Minute==0&&Second==0 ) {
	for(int i=0;i<Hour;i++) {
	cout<<"\007";
	Sleep(1000);
	}
	}
	}

# 对象的声明与引用

# 对象的声明

用已定义的类去声明对象 (即变量)，类似于结构体。

声明对象的一般形式 (类的实例化)：

	<类名> <对象1>, <对象2>, …… ;
	// 如
	Clock XJTU_Big_Ben, Omega, Rossini;

# 对象的引用

对象的引用类似于结构体
对类中成员的访问，采用 . 运算符

	Rossini.Set(8,32,53,1000);
	Rossini.Show_Time();

一般在类体外，只有公有成员可以采用 . 运算符访问
私有、保护成员都不能采用 . 运算符访问

可以直接进行对象赋值

Omiga=Rossini;

# 对象的存储空间

若一个类声明了五个对象，存储空间如何分配？

数据成员分配存储空间

是否对象中的数据和函数成员都占用存储空间？

函数成员共用一个存储空间

# 引用对象应该注意

成员函数直接访问同类中的数据成员 (公有和私有)
对象访问其数据成员或成员函数需使用运算符 .
禁止直接访问一个对象中的私有成员
同类对象之间可以整体赋值
对象用作函数的参数时属于赋值调用
对象可以用作函数值类型，函数可以返回一个对象

# 小结

公有成员：外界能够直接访问，起着接口的作用
私有成员：外界不能直接访问，使得成员被隐藏起来
一个实体的属性往往被定义为私有成员，方法被定义为公有成员
通过类中提供的函数对类中的数据进行操作，达到数据的安全性
类名、各成员名称要符合标识符规范
成员函数可在类中定义，也可在类外定义
各成员的访问权限应根据实际需要确定
书写顺序任意，有时 public 放在前边，有时写几个 public 或几个 private
类中的数据成员不能使用表达式进行初始化

# 公有、私有和保护成员

# 公有成员

在 public 后面定义的数据成员和函数成员都称作公有成员

	public:
	char name[10];
	int min(int a, int b);

外界 (类外) 能够直接访问该成员，通过 . 运算符
一般函数成员被定义为公有成员
通过调用公有函数成员实施规定的操作
外界与类之间起着接口的作用

例如：钟表类中的设置函数 set(int,int,int,float) 就定义成公有成员。

	class Clock
	{
	public:
	void set(int h,int m,int s,float p)
	{
	// 对小时、分钟、秒钟的值进行有效性检验后，再赋值
	Hour=h>=0&&h<=24?h:0;
	Minute=m>=0&&m<=60?m:0;
	Second=s>=0&&s<=60?m:0;
	Price=p;
	}
	}; // 分号别忘

	Clock XJTU;
	XJTU.set(11,23,25,1000); // 正确

# 私有成员

在 private 后面定义的数据成员和函数成员都称作私有成员

	private:
	int age;
	int max(int a, int b);

外界 (类外) 不能够直接访问该成员
一般数据成员被定义为私有成员
使得成员被封装隐藏起来，外界不能随便修改对象的私有数据成员
只有通过类中公有函数对数据进行修改，达到数据的安全性

例如：钟表类的时分秒定义为私有成员，通过 set() 函数才能修改。

	class Clock
	{
	private:
	int Hour,Minute,Second;
	float Price;
	public:
	void set(int h,int m,int s,float p);
	……
	};

	Clock XJTU;
	XJTU.Hour=10; // ×

# 保护成员

在 protected 后面定义的数据成员和函数成员都称作保护成员

	protected:
	float price;
	int abs(int a);

外界部分区域能够访问该成员
换句话说某些数据或函数成员在类外被有限制的访问
私有是对外界完全封闭，公有是完全开放，保护是介于两者之间

例如：下面有两个类的定义，一个是时间类，一个是日期类

	class time
	{
	private:
	int hour,minute;
	protected:
	int second;
	……
	};

	class date:public time
	{
	private:
	int year,month,day;
	public:
	void show_date_time()
	{
	cout<<year<<'-'<<month<<'-'<<day<<'\t';
	cout<<hour<<'-'<<minute<<'-'<<second<<endl;
	//hour 报错 minute 报错 second 正确
	}
	……
	};

# 两种程序设计思想

# 面向过程的程序设计 (Structured Programming)

以功能为中心，通过分解功能，采用函数来描述操作
数据与函数分离，数据（类型或结构）一旦发生改变，函数也要相应改变
例如排序函数： void sort(int a[],int n); 只能排序整数数组

# 面向对象程序设计 (Object Oriented Programming)

以数据为中心，采用对象来描述内部属性和操作方法
将数据和函数当作一个统一体，采用软件对象模拟客观世界中实际对象
例如：钟表类、日期类

特征：

抽象：实体特征 + 实体功能
如钟表、日期、分数等实体的抽象描述
封装：数据和函数封装组成统一体
通过公有成员函数修改数据、显示数据、取得数据
继承：将对象 (实体) 之间的差异通过继承性加以抽象描述
动物
→{人、大象、鸟…}
→{学生、工、农、兵…}
→{大学生、中学生…}
→…
多态性：指相同语法结构（数据或操作）代表多种功能
如 + 、 - 、 * 、 /

优点：

开发时间短，效率高，可靠性高
重用，共享，可维护性，精简
适合于大型程序长时间的团队开发工作

为什么要引入数组？
太多的变量（全班同学的 C++ 成绩）
为什么要引入函数？
结构化程序设计：功能分解，代码重用
为什么要引入指针？
加快速度、参数传递、动态分配内存
为什么要引入结构体？
复合数据结构，不同数据类型的聚合在一起
为什么要引入类？
采用人们认识客观世界的自然方式去模拟客观世界中对象，将客观世界中的实体完整性的描述（即数字化）
提高开发程序的效率和可靠性，数据与代码的聚合（以便更高级的代码复用）

# 课堂讨论

如何采用类去声明一个对象数组？

<类名> <数组名>[数组长度]

# 随堂练习

一个实体与另一个实体的不同，就在于。
- 某个特征不同
- 某个功能不同
- 特征或功能有所不同
- 外形不同
类是对象的集合。
具有相同特征和功能的对象的集合
在一个类的定义格式中，。
- 必须同时包含私有、公有、保护成员的定义
- 只能将数据成员定义为私有，函数成员定义为公有
- 数据成员不能定义为保护或公有成员
- 在 public、private、protected 关键字后面紧跟一个冒号
在类的定义格式中，函数成员只能在类外定义。
在类的定义格式中，在类体末右 } 后面可以没有分号。
在类外，通过。运算符可以访问一个对象中的。
- 保护成员
- 私有成员
- 公有成员
- 保护和私有的函数成员
数据成员只能定义为私有，函数成员只能定义为公有。
面向对象程序设计方法 4 个特征为：抽象、封装、继承和多态。

C++

	int k;//k 称为整数变量，又称整数对象
	struct date today;//today 称日期结构体变量，又称日期对象