第二章 簡介類別

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1 Instructor Hsueh-Wen Tseng Textbook C++ 程式設計風格與藝術 (O Reilly). Requirements Assignment x? 100% TAs

2 第一章概觀 C 二種版本的 C 初步檢視類別 1-1 何謂物件導向程式設計 1-8 C++ 的關鍵字

3 1-2 二種版本的 C++ // 傳統的 C++ 程式 #include <iostream.h> int main() { // 程式碼 return 0 ; } // 現代的 C++ 程式 #include <iostream> using namespace std ; int main() { // 程式碼 return 0 ; }

4 C++ 的新式標頭 // 傳統 C++ 函數庫 #include <iostram.h> // C 函式庫 #include <math.h> #include <string.h> int main() {. return 0 ; } #include <iostream> #include <cmath> #include <cstring> using namespace std ; int main() {. return 0 ; }

5 1-5 初步檢視類別 class: 用來訂定物件的規格 物件 = 屬性 (Attributes) + 動作 (Actions) I am a bird. My name is Cathy. 屬性 : name, feather, claw,. 動作 : fly, sleep, eat..

6 C++ 的 class class bird { private: // data member string name, feather ; int claws ; public: // member functions void fly() { } void sleep() { } void eat() { } } ; 屬性 動作 // 產生物件 Cathy void main() { bird Cathy ; Cathy.fly() ; Cathy.sleep(); Cathy.eat() ; }

7 成員函數的訂定 class test { int a ; // private default public: void set_a(int n) { a = n ; } int get_a() { return a;} } ; class test{ int a; public: void set_a(int n) ; int get_a() ; } ; void test::set_a(int n){a=n;} int test::get_a() { return a;}

8 範例一 : 成員函數的使用 class myclass { int a ; // private default public: void set_a(int n) {a = n ;} int get_a() { return a;} } ; void main() { myclass ob1, ob2 ; ob1.set_a(10) ; ob2.set_a(99) ; cout << ob1.get_a() << ob2.get_a() <<endl ; }

9 範例二 : 不可取用 private members void main() { myclass ob ; ob.a = 10 ;.. }

10 參考課本 範例四 : Stack 類別

11 1-1 何謂物件導向程式設計 (Object-Oriented Programming) 物件導向程式設計概念 封裝 (Encapsulation) 繼承 (Inheritance) 多型 (Polymorphism)

12 封裝 (Encapsulation) 結合資料 (data) 與處理函式為一體 ( 物件 ) 使用 class 使用者不必瞭解物件中的詳細資料結構與函數實作, 就可使用該物件 避免外界干擾或誤用內部資料及函式 使用 private protected 及 public

13 封裝 使用者 : 使用 Stack 的 push 與 pop 功能 ( 封裝 ) Stack ( 功能規格 ): push(), pop() Stack 實作一 Stack 實作二 Stack 實作三

14 繼承 (Inheritance) human: name, age, color eat(); sleep(); ( 繼承 ) citizen: name, age, color, country, ID eat(); sleep(); paytax(); married() ;

15 多型 (Polymorphism) 同一個函數名稱可以有不同的詮釋 編譯時期多型 function overloading operator overloading 執行時期多型

16 1-40 頁 1-8 C++ 的關鍵字

17 2-1 建構子與解構子第二章簡介類別 2-2 接受參數的建構子 2-3 簡介繼承 2-4 物件指標 2-5 類別 結構與聯合彼此相關 2-6 行內函數 (inline functions) 2-7 自動化行內

18 2-1 建構函數與解構函數 建構子函數 (constructor functions) 物件生成時所呼叫的成員函數 解構子函數 (destructor functions) 物件消滅時所呼叫的成員函數

19 1 int main() { 2 myclass ob1 ; 3 ob1.show() ; 4 fun() ; 5 return 0; 6 } 7 void fun() { 8 myclass ob2; 9 ob2.show() ; 10} 物件的生成與消滅

20 class myclass { int a ; public: 建構子 EX: 將屬於 myclass 的物件的初始值設為 10 } ; myclass(); // default constructor void show() ; myclass::myclass() { a= 10 ; } void myclass::show() { cout << a<<endl;} int main() { myclass ob; ob.show(); return 0; } 物件生成時, 會呼叫建構子 建構子 (constructor): (1) 也是成員函數 (2) 與 class 同名 (3) 沒有回傳值 (4) 可以有很多個 (5) 允許傳參數

21 解構子 (Destructor) class myclass { int a ; public: } ; myclass() {a=10;} ~myclass() {cout << 物件消滅 <<endl; } // 解構子 void show() { cout << a<<endl; } int main() { myclass ob; ob.show(); return 0; } 解構子 (destructor): (1) 也是成員函數 (2)~ + classname (3) 沒有回傳值 (4) 只能有一個 (5) 不允許傳參數

22 範例一 class stack { char stack[10]; int tos ; public: stack() { tos = 0 ; } } ; void main() { stack s1, s2 ; }

23 範例二 : 動態記憶體配置與 costructor destructor class strtype { char *p; int len ; public: strtype() { p = new char[255]; *p= \0 ; len = 0 ; } ~strtype() { delete[] p ; } void set(char *ptr) { strcpy(p,ptr) ; len = strlen(p);} } ; int main() { strtype p ; p.set( Hello ); return 0;}

24 範例三 : 有趣的計數器 #include <ctime> // 原 time.h class timer { clock_t start ; public: timer() {start=clock();} ~timer() { clock_t end = clock(); cout << 經過時間 : << (end-start)/clocks_per_sec << endl ; } } ;

25 範例三 : 有趣的計數器 ( 續 ) int main() { timer ob ; //. 做你的事 /* for(int i=0;i<30000;i++) for(int j=0;j<30000;j++) { }*/ }

26 2-2 接受參數的建構子 void main() { myclass ob1, ob2(2), ob3(ob1) ; ob1.show() ; ob2.show() ; ob3.show() ; }

27 接受參數的建構子 1 class myclass { 2 int a; 3 public: 4 myclass() { a = 10 ;} // 名字? 5 myclass(int x) { a = x; } // 名字? 6 myclass(const myclass& ob) { a = ob.a; } 7 void show(){cout<<a<<endl;} 8 } ; 9 void main() { myclass ob1, ob2(2), ob3(ob1) ; }

28 注意 建造類別時, 不可缺少的建構子 : (1) default constructor (2) copy constructor

29 範例一 : 多個參數的建構子 class myclass { int a, b; public: myclass(int x, int y) { a = x; b=y ;} } ; void main() { myclass ob(5,3) ;.. }

30 範例二 : 替物件取名 class stack { char stk[20]; int tos; string who; public: stack(string s) { tos = 0 ; who = s ; } } void main() {stack s( Purchase Record ) ; }

31 範例三 class strtype { (1) 沒檢查 char *s char *p; int len ; (2)new 之後沒檢查 public: strtype(char *s) { p = new char[strlen(s)+1] ; len = strlen(s) ; } }; void main() { strtype str( Hello ) ; }

32 範例四 : 讓使用者指定初值 class myclass{ int i, j ; public: myclass(int a, int b) { i = a; j = b; } } ; int main() { int x, y ; cin >> x >>y ; myclass ob(x,y) ; }

33 2-4 物件指標 #include <iostream> using namespace std ; class myclass { int a;. set(int x) get() } ; void main() { myclass ob(120) ; myclass * p ; // p 的資料型態? p 儲存什麼? p = &ob ; ob.show() ; p->show() ; }

34 物件指標 int main() { myclass ob(120) ; ob.show() ; cubic(&ob) ; ob.show() ; return 0 ; } void cubic(myclass* p) { p->set(pow(p->get(),3)) ; }

35 2-5 類別 結構與聯合彼此相關 class complex { } ; struct complex { } ; union complex { } ;

36 class vs. struct class complex { int a, b; // a+bi public: set(int x, int y) ; print() ; } ; void main() { complex c ; c.set(5,3); c.print() ; } struct complex { set(int x, int y) ; print() ; private: int a, b; } ; void main() { complex c ; c.set(5,3); c.print() ; }

37 Class vs. Struct 異同 都可以宣告資料成員 (data members) 與成員函數 (member functions) 預設的存取限制 : private vs. public 討論 既生 struct, 何生 class

38 Class vs. Struct 習慣 class complex { struct student { int a, b ; string name ; public: double GPA; set(int x, int y) ; } ;.. } ;

39 Union 多個變數共用一個記憶體區塊 struct sbits { double d ; char c[sizeof(double)] ; }; union ubits { double d ; char c[sizeof(double)] ; }; double d; char c[8]; d, c[] 共用 8-bytes 8-bytes 8-bytes

40 union vs. struct void main() { sbits a ; // 使用 struct a.d = ; strcpy(a.c, Hello ) ; ubits b ; // 使用 union b.d = ; strcpy(b.c, Hello ) ; } d: c[]:???? d: c[]: Hello Hello

41 匿名聯合 (anonymous) // 不必特別宣告變數 void main() { union fourbits {int i ; char ch[4]; } ; fourbits x ; x.i = 10; strcpy((char *)x.ch, sam ) ; union { int i ; char ch[4];}; // 匿名聯合 i = 10 ; strcpy(ch, sam ) ; }

42 範例二 : union 也可以有成員函數 // 自行 run 一次 union bits { bits(double n) ; void show_bits() ; //show 出每一個位元 double d ; unsigned char c[sizeof(double)] ; }; bits::bits(double n) { d = n; } void bits::show_bits(){cout<<d<<c<<endl;}

43 2-6 行內函數 (inline functions) 編譯時會被展開的函數 ( 通常適用於小函數 ) bool odd(int x) { return (x%2)!=0 ; } inline bool even(int x) { return (x%2)==0; } int main() { int a ; cin >> a ; if (odd(a)) cout << a << is odd ; if (even(a)) cout << a << is even ; if (even(3.14)) cout << 3.14<< is even ; }

44 行內函數的優缺點 增加程式執行效率 沒有呼叫與回傳的動作 可執行檔的大小可能變大 如果呼叫次數很多, 而且函數又不只一行

45 注意事項 行內函數必須在使用前先被定義過 並不是宣告成 inline 就會被展開 編譯器會執行 cost/benefit analysis ex: inline int fun() { if. for. switch.for }

46 範例一 class samp { int i, j; public: samp(int a, int b) ; bool divisible() ; // i 是否為 j 的除數 } ; samp::samp(int a, int b) { i = a; j =b;} inline bool samp::divisible() { return (i%j)==0; }

47 範例二 : inline 函數也可以超載 inline int min(int a, int b) { return (a<b)?a:b ; } inline char* min(char *s1, char *s2) { return (strcmp(s1, s2)<0)?s1, s2 ;

48 2-7 自動化行內 (Automatic Inline) // 以下哪些成員函數會被視為 inline functions class samp { int i, j ; public: samp(int a, int b) {i = a; j = b ; } bool divisible() { return (i%j)==0; } int gcd(); } ; int samp::gcd() { }

49 自行參考課本 範例一 二