C++面向对象
程序设计
第一章
面向对象程序设计概述
1.1.1 面向过程 程序设计的基本概念
考虑一个银行系统，该系统允许顾客开设不同类型的银
行账户，包括现金账户、支票账户和贷款账户，同时允许
顾客存款、取款和转帐。
首先考虑数据结构,
struct account {
char *name; /* 姓名 */
unsigned long accountId; /* 账号 */
float balance; /* 余额 */
float interestYTD; /* 年利息 */
char accountType; /* 账户类型 (现金 x、支票 z和贷款 d)
};
1.1 什么是面向对象程序设计
1
再考虑用三个 过程 分别负责 存款、取款和转帐。我们可以三个
C函数,
MakeDeposit（）
WithDraw（）
Transfer（）
这种数据结构与 过程分离有很多问题，例如增加一种 账户类型 ---退
休账户 (t)，则三个 C函数都必须重新编写。
2
1.1.2 面向对象程序设计的基本概念
面向对象程序设计是一种新的程序设计范型。面向对象程序的主
要结构特点是,
第一，程序一般由类的定义和类的使用两部分组成，在主程序中定
义对象并规定它们之间传递消息的规律；
第二，程序中的一切操作都是通过向对象发送消息来实现的，对象
接收到后，启动有关方法完成相应操作。
数据与定义在它上面的用户需要的操作构成一个整体。
当把对银行账户的操作定义在数据上，银行账户就是一个类，称为
银行账户类。我们可以建立许多具体的银行账户，而每一个具体
的银行账户就是银行账户类的一个对象。
3
class BankAccount {
char *name; /* 姓名 */
unsigned long accountId; /* 账号 */
float balance; /* 余额 */
float interestYTD; /* 年利息 */
public,
void MakeDeposit（ float amount） ;
float WithDraw（ float amount） ;
bool Transfer（ BankAccount & to,float amount） ;
};
4
1.2 对象与类
1.2.1 对象与类概念
对象是现实世界的一个实体，其特性是,
(1) 每一个必须有一个名字以区别于其他对象；
(2) 用属性来描述它的某些特征；
(3) 有一组操作，每一个操作决定对象的一种行为。
类是一组具有共同的属性特征和行为特征的对象的抽象。
类名, 教师类 对象 对象
属性, 姓名：字符串
年龄：整数
学历：字符串
职称：字符串
专业：字符串
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
属性, 姓名,黎明
年龄,30
学历,博士
职称,教授
专业,计算机软件
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
属性, 姓名,
年龄,
学历,
职称,
专业,
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
5
什么是对象（ object ）
对象是面向对象（ O-O）方法的核心。关于对象可以从如下几点说
明,
*对象是人们要进行研究（感兴趣）的任何事物,从最简的整数到航
天飞都可以看成对象
1）有形的实体。指一切看得见摸得着的实物。
2）作用。指人或组织所起的作用。医生、公司、部门等。
3）事件。在特定时间发生的事。如飞行、演出、开会等。
4）性能说明。如机床厂对机床的性能说明。
对象不仅能表示结构化的数据，而且也能表示抽象的事件、规则
以及复杂的工程实体。因此对象具有很强制表达能力和描述功能。
*对象实现了数据与操作结合
对象有状态用来描述它的某些特征，通常用数据来描述。
对象还应当有操作，用以改变对象的状态，对象及其操作就是对
象的行为。为此改变了传统方法中将数据与操作（亦称函数或过
程）相分离的做法，实现了将数据与操作封装在对象的统一体中。
6
*对象应具有唯一识别的功能
对象有唯一对象标识符 (Object Identify，简称 OID)它可唯一，且
永久地标识对象。即使二完全一样的茶杯也是二个对象有甲、乙之
分
*对象必须参与一个或一个以上的对象类。
对象应参与对象类，并是类的一个实例。
*有自己内部的和对外部的动作，称为操作。
*可以通过指令、命令或称消息发动它的动作。
总之对象是现实世界中可以区分的一个事、物，它有独立性又
有相关性。
7
对象类 (Object class)
对象类是（ O-O）方法的一个重要抽象概念，称类。
将具有相同结构、操作，并遵守相同约束规则的对象聚合成一组，
这组对象集合就称为类。它是把许多对象进行抽象。
如茶杯 有不同大小的茶杯，不同材料，不同形状，可可完全相同
的许多茶杯 ---- 茶杯的类
具体对类进行定义时，最低限度应包括如下内容,
1）类名。
2）内部表示。
3）对外接口。对于操纵类实例 —— 对象的外部可施力的操
作。
4）接口如何在内部动作的。内部实现。
对类的一个具体称为对象或实例或实体。
类最鲜明的特色是将数据的结构与数据的操作都封装在类中，并实
现了类的外部特性与类实现的隔离。也就实现了将使用类和对象
的使用者，与具体设计对象和类的开发者区分开，从而有良好的
模块化特性进而为复杂大系统的分析、设计，实现提供先进的方
法。 8
1.2.2 对象的状态
我们可以把对象看成是一个带有状态和行为的活的实体。类的属
性的具体值为 对象的状态。
对象的状态是所有静态属性和这些属性的动态值的总体。
属性, 姓名：字符串
年龄：整数
学历：字符串
职称：字符串
专业：字符串
对象的状态不仅仅是初等的数据类型（整数，字符串），而且可
以是另外的对象作为它的状态的一部分。
一辆车
发动机
座位
车轮
9
1.2.3 对象的交互
对象之间的联系称为对象的交互。一个对象向另一个对象发出的请
求被称为消息。
方法 (Methods)和消息 (Messnges)
方法也即类的外部接口的另一种说法，实际就是类对象的某一个
操作，要使类对象进行某一种操作，先要给以消息，也可以方法
与消息等同。因此，消息是要求对象进行动作的说明或命令或指
导，是对象之间相互请求或相互协作的途径。
把发送消息的对象称为发送者，接收消息的对象称为接收者。对
象间的联系，只能通过传递消息来进行。对象也只有在收到消息
后才能选用方法而被激活。
消息具有三个性质,
（ 1）同一个对象可以接收不同形式的多个消息，做出不同的响应。
（ 2）相同形式的消息可以传递给不同的对象，所做出的响应可以
是不同的。
（ 3）消息的发送可以不考虑具体的接受者，对象可以响应消息，
也可以不响应。 10
C++语言中对类、对象、方法、消息的实现实例
Class person {
private,
char name[20];
int age;
char add[40];
char sex;
void printname(){cout<<name;} \\私有消息
void printage(){cout<<age;}
void printadd(){cout<<add;}
void printsex(){cout<<sex;}
public,
void printme(){ printname(); \\公有消息
printage();
printadd();
printsex(); }
}; // 这是类，有类名 person，内部表示数据，提供外部接口
printme()及实现。有了这个类就可以定义各种各样的人 (对象 )，
及给对象一个信息 (消息 )，他就会自报家门。 11
#include <iostream.h>
main( )
{ person y; //y 是对象
y.printme(); // 这是 消息，向对象 y发送了方法 printme()的消息
。
}
*注 * 假定 y 己有初值数据，如何给初值以后构造函数中实现。
printme();
y.printname;
y.printage; 等都是错误的。
12
1.3 数据的抽象与封装
1.3.1 现实世界中的抽象与封装
1.3.2 数据的抽象与封装的基本概念
将数据结构和作用于数据结构上的操作组成一个实体，数据的表
示方式和对数据的操作细节被隐藏起来，用户通过操作接口对数
据进行操作。这就是数据的封装。
对象的封装是,
（ 1）对象具有一个清楚的边界，对象的私有数据、成员函数的细
节被封装在该边界内；
（ 2）具有一个描述对象与其它对象如何相互作用的接口，该接口
必须说明消息传递的使用方法；
（ 3）对象内部的代码和数据应受到保护，其它对象不能直接修改。
13
1.3.3 对象的特性
(1)封装性
封装是指将一个数据和与这个数据有关的操作集合放在一起形成
一个能动的实体 ----- 对象，有一个清楚的边界包装，对象，类的所
有私有数据内部程序（成员函数）的细节都被固定在这个边界内。
具有一个接口，这个接口描述了对象对外界的消息、方法和响应。
对象受封壳保护，外界不能直接修改使用本对象所拥有的数据和代
码。
（ 2） 模块独立性
（ 3） 动态连接性
（ 4） 易维护性
14
1.4 继承性
1.4.1 继承的概念
以面向对象程序设计的观点来看，继承所表达的是对象类之间相关
的关系。这种关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征和
能力。
类之间具有继承关系，则有下列特性,
（ 1） 类间具有共享特性（包括数据和程序代码的共享）；
（ 2） 类间具有判别或新增部分（包括非共享的数据和程序代码）；
（ 3） 类间具有层次结构。
假设有两个类 A和 B，若类 B继承类 A，则属于类 B中的对象具有类 A
的一切特征（包括数据属性和操作），这时，我们称被继承类 A
为基类或父类或超类；而称继承类 B为类 A的派生类或子类。同
时我们还可以说，类 B是从类 A中派生出来的。如果类 B从类 A派
生出来，而类 C又是从类 B派生出来的，就构成了类的层次。
继承机制允许派生类继承基类的数据和操作（即数据成员和成员函
数），也就是说，允许派生类使用基类的数据和操作。同时派生
类还可以增加新的操作和数据。 15
1.4.2 继承的分类
从继承源上分，继承分为单继承和多继承。
从继承内容上划分，继承可分为取代继承、包含继承、受限继承、
特化继承等。
16
1.4.3 继承与封装的关系
在面向对象系统中，封装的单位是对象，也就是说，把一个属于
某一类的对象封装起来，使其数据和操作成为一个整体。
一个对象，无论它是基类的实例，还是派生类的实例，都是一个
被封装的实体。因此，我们得出结论：继承机制的引入并不影响
对象的封装性。
继承是类之间的相交关系，即类间的继承关系。
要进行类间继承它们之间应有,
类间具有共享特征（包括数据和程序共享）
类间具有细微的差别或有新增部分（非共享的数据和代码）
类间具有层次结构
从继承源上划分,单继承和多继承
从继承内容上划分,继承可以对数据（结构特性）的继承又具
有操作（行为）的继承。
17
1.5 多态性
1.5.1 什么是多态性
面向对象系统的多态性是指不同的对象收到相同的消息时产生多
种不同的行为方式。
1.5.2 重载的概念
重载一般包括函数重载和运算符重载。函数重载是指一个标识符
可同时用于为多个函数命名，而运算符重载是指一个运算符可同
时用于多种运算。
多态性：指接收同一个消息名后，对象可以采用多种不同的行为
（态度）
重载概念：即可以有同名函数。同一运算符可以定义成不同的操
作。
虚函数概念：指类继承和派生中可以用相同函数名，但不同的实
现版本。
抽象类的概念：可以定义一种类，这种类中有虚函数，因此不能
有具体对象的类，称抽象类。 18
1.6 面向对象程序设计语言
面向对象的程序设计，必须使用面向对象程序设计语言。面向对
象程序设计语言应该具备下述特征,
（ 1） 它支持对象的概念（包括对象所有的特性，如封装等）；
（ 2） 它要求对象属于类；
（ 3） 它提供继承机制。
要点
(1),面向对象的程序设计将数据及数据的操作放在一起，它将对象
及对象的操作抽象成一种新的数据类型称为类。
(2),对象是其自身所具有的状态特征及可以对这些状态施加的操作
结合一起所构成的独立实体。
(3),类是对一组客观对象的抽象，将该组对象共同特征集中起来。
(4),面向对象系统的特性是封装性、继承性、多态性。
抽象：抽象分类 从一组对象为起点，抽取公共的行为将其放到一
个类中，不同类的对象具有不同的行为。
19
程序设计
第一章
面向对象程序设计概述
1.1.1 面向过程 程序设计的基本概念
考虑一个银行系统，该系统允许顾客开设不同类型的银
行账户，包括现金账户、支票账户和贷款账户，同时允许
顾客存款、取款和转帐。
首先考虑数据结构,
struct account {
char *name; /* 姓名 */
unsigned long accountId; /* 账号 */
float balance; /* 余额 */
float interestYTD; /* 年利息 */
char accountType; /* 账户类型 (现金 x、支票 z和贷款 d)
};
1.1 什么是面向对象程序设计
1
再考虑用三个 过程 分别负责 存款、取款和转帐。我们可以三个
C函数,
MakeDeposit（）
WithDraw（）
Transfer（）
这种数据结构与 过程分离有很多问题，例如增加一种 账户类型 ---退
休账户 (t)，则三个 C函数都必须重新编写。
2
1.1.2 面向对象程序设计的基本概念
面向对象程序设计是一种新的程序设计范型。面向对象程序的主
要结构特点是,
第一，程序一般由类的定义和类的使用两部分组成，在主程序中定
义对象并规定它们之间传递消息的规律；
第二，程序中的一切操作都是通过向对象发送消息来实现的，对象
接收到后，启动有关方法完成相应操作。
数据与定义在它上面的用户需要的操作构成一个整体。
当把对银行账户的操作定义在数据上，银行账户就是一个类，称为
银行账户类。我们可以建立许多具体的银行账户，而每一个具体
的银行账户就是银行账户类的一个对象。
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class BankAccount {
char *name; /* 姓名 */
unsigned long accountId; /* 账号 */
float balance; /* 余额 */
float interestYTD; /* 年利息 */
public,
void MakeDeposit（ float amount） ;
float WithDraw（ float amount） ;
bool Transfer（ BankAccount & to,float amount） ;
};
4
1.2 对象与类
1.2.1 对象与类概念
对象是现实世界的一个实体，其特性是,
(1) 每一个必须有一个名字以区别于其他对象；
(2) 用属性来描述它的某些特征；
(3) 有一组操作，每一个操作决定对象的一种行为。
类是一组具有共同的属性特征和行为特征的对象的抽象。
类名, 教师类 对象 对象
属性, 姓名：字符串
年龄：整数
学历：字符串
职称：字符串
专业：字符串
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
属性, 姓名,黎明
年龄,30
学历,博士
职称,教授
专业,计算机软件
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
属性, 姓名,
年龄,
学历,
职称,
专业,
动作, 说自己的年龄
吃饭
授课
5
什么是对象（ object ）
对象是面向对象（ O-O）方法的核心。关于对象可以从如下几点说
明,
*对象是人们要进行研究（感兴趣）的任何事物,从最简的整数到航
天飞都可以看成对象
1）有形的实体。指一切看得见摸得着的实物。
2）作用。指人或组织所起的作用。医生、公司、部门等。
3）事件。在特定时间发生的事。如飞行、演出、开会等。
4）性能说明。如机床厂对机床的性能说明。
对象不仅能表示结构化的数据，而且也能表示抽象的事件、规则
以及复杂的工程实体。因此对象具有很强制表达能力和描述功能。
*对象实现了数据与操作结合
对象有状态用来描述它的某些特征，通常用数据来描述。
对象还应当有操作，用以改变对象的状态，对象及其操作就是对
象的行为。为此改变了传统方法中将数据与操作（亦称函数或过
程）相分离的做法，实现了将数据与操作封装在对象的统一体中。
6
*对象应具有唯一识别的功能
对象有唯一对象标识符 (Object Identify，简称 OID)它可唯一，且
永久地标识对象。即使二完全一样的茶杯也是二个对象有甲、乙之
分
*对象必须参与一个或一个以上的对象类。
对象应参与对象类，并是类的一个实例。
*有自己内部的和对外部的动作，称为操作。
*可以通过指令、命令或称消息发动它的动作。
总之对象是现实世界中可以区分的一个事、物，它有独立性又
有相关性。
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对象类 (Object class)
对象类是（ O-O）方法的一个重要抽象概念，称类。
将具有相同结构、操作，并遵守相同约束规则的对象聚合成一组，
这组对象集合就称为类。它是把许多对象进行抽象。
如茶杯 有不同大小的茶杯，不同材料，不同形状，可可完全相同
的许多茶杯 ---- 茶杯的类
具体对类进行定义时，最低限度应包括如下内容,
1）类名。
2）内部表示。
3）对外接口。对于操纵类实例 —— 对象的外部可施力的操
作。
4）接口如何在内部动作的。内部实现。
对类的一个具体称为对象或实例或实体。
类最鲜明的特色是将数据的结构与数据的操作都封装在类中，并实
现了类的外部特性与类实现的隔离。也就实现了将使用类和对象
的使用者，与具体设计对象和类的开发者区分开，从而有良好的
模块化特性进而为复杂大系统的分析、设计，实现提供先进的方
法。 8
1.2.2 对象的状态
我们可以把对象看成是一个带有状态和行为的活的实体。类的属
性的具体值为 对象的状态。
对象的状态是所有静态属性和这些属性的动态值的总体。
属性, 姓名：字符串
年龄：整数
学历：字符串
职称：字符串
专业：字符串
对象的状态不仅仅是初等的数据类型（整数，字符串），而且可
以是另外的对象作为它的状态的一部分。
一辆车
发动机
座位
车轮
9
1.2.3 对象的交互
对象之间的联系称为对象的交互。一个对象向另一个对象发出的请
求被称为消息。
方法 (Methods)和消息 (Messnges)
方法也即类的外部接口的另一种说法，实际就是类对象的某一个
操作，要使类对象进行某一种操作，先要给以消息，也可以方法
与消息等同。因此，消息是要求对象进行动作的说明或命令或指
导，是对象之间相互请求或相互协作的途径。
把发送消息的对象称为发送者，接收消息的对象称为接收者。对
象间的联系，只能通过传递消息来进行。对象也只有在收到消息
后才能选用方法而被激活。
消息具有三个性质,
（ 1）同一个对象可以接收不同形式的多个消息，做出不同的响应。
（ 2）相同形式的消息可以传递给不同的对象，所做出的响应可以
是不同的。
（ 3）消息的发送可以不考虑具体的接受者，对象可以响应消息，
也可以不响应。 10
C++语言中对类、对象、方法、消息的实现实例
Class person {
private,
char name[20];
int age;
char add[40];
char sex;
void printname(){cout<<name;} \\私有消息
void printage(){cout<<age;}
void printadd(){cout<<add;}
void printsex(){cout<<sex;}
public,
void printme(){ printname(); \\公有消息
printage();
printadd();
printsex(); }
}; // 这是类，有类名 person，内部表示数据，提供外部接口
printme()及实现。有了这个类就可以定义各种各样的人 (对象 )，
及给对象一个信息 (消息 )，他就会自报家门。 11
#include <iostream.h>
main( )
{ person y; //y 是对象
y.printme(); // 这是 消息，向对象 y发送了方法 printme()的消息
。
}
*注 * 假定 y 己有初值数据，如何给初值以后构造函数中实现。
printme();
y.printname;
y.printage; 等都是错误的。
12
1.3 数据的抽象与封装
1.3.1 现实世界中的抽象与封装
1.3.2 数据的抽象与封装的基本概念
将数据结构和作用于数据结构上的操作组成一个实体，数据的表
示方式和对数据的操作细节被隐藏起来，用户通过操作接口对数
据进行操作。这就是数据的封装。
对象的封装是,
（ 1）对象具有一个清楚的边界，对象的私有数据、成员函数的细
节被封装在该边界内；
（ 2）具有一个描述对象与其它对象如何相互作用的接口，该接口
必须说明消息传递的使用方法；
（ 3）对象内部的代码和数据应受到保护，其它对象不能直接修改。
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1.3.3 对象的特性
(1)封装性
封装是指将一个数据和与这个数据有关的操作集合放在一起形成
一个能动的实体 ----- 对象，有一个清楚的边界包装，对象，类的所
有私有数据内部程序（成员函数）的细节都被固定在这个边界内。
具有一个接口，这个接口描述了对象对外界的消息、方法和响应。
对象受封壳保护，外界不能直接修改使用本对象所拥有的数据和代
码。
（ 2） 模块独立性
（ 3） 动态连接性
（ 4） 易维护性
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1.4 继承性
1.4.1 继承的概念
以面向对象程序设计的观点来看，继承所表达的是对象类之间相关
的关系。这种关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征和
能力。
类之间具有继承关系，则有下列特性,
（ 1） 类间具有共享特性（包括数据和程序代码的共享）；
（ 2） 类间具有判别或新增部分（包括非共享的数据和程序代码）；
（ 3） 类间具有层次结构。
假设有两个类 A和 B，若类 B继承类 A，则属于类 B中的对象具有类 A
的一切特征（包括数据属性和操作），这时，我们称被继承类 A
为基类或父类或超类；而称继承类 B为类 A的派生类或子类。同
时我们还可以说，类 B是从类 A中派生出来的。如果类 B从类 A派
生出来，而类 C又是从类 B派生出来的，就构成了类的层次。
继承机制允许派生类继承基类的数据和操作（即数据成员和成员函
数），也就是说，允许派生类使用基类的数据和操作。同时派生
类还可以增加新的操作和数据。 15
1.4.2 继承的分类
从继承源上分，继承分为单继承和多继承。
从继承内容上划分，继承可分为取代继承、包含继承、受限继承、
特化继承等。
16
1.4.3 继承与封装的关系
在面向对象系统中，封装的单位是对象，也就是说，把一个属于
某一类的对象封装起来，使其数据和操作成为一个整体。
一个对象，无论它是基类的实例，还是派生类的实例，都是一个
被封装的实体。因此，我们得出结论：继承机制的引入并不影响
对象的封装性。
继承是类之间的相交关系，即类间的继承关系。
要进行类间继承它们之间应有,
类间具有共享特征（包括数据和程序共享）
类间具有细微的差别或有新增部分（非共享的数据和代码）
类间具有层次结构
从继承源上划分,单继承和多继承
从继承内容上划分,继承可以对数据（结构特性）的继承又具
有操作（行为）的继承。
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1.5 多态性
1.5.1 什么是多态性
面向对象系统的多态性是指不同的对象收到相同的消息时产生多
种不同的行为方式。
1.5.2 重载的概念
重载一般包括函数重载和运算符重载。函数重载是指一个标识符
可同时用于为多个函数命名，而运算符重载是指一个运算符可同
时用于多种运算。
多态性：指接收同一个消息名后，对象可以采用多种不同的行为
（态度）
重载概念：即可以有同名函数。同一运算符可以定义成不同的操
作。
虚函数概念：指类继承和派生中可以用相同函数名，但不同的实
现版本。
抽象类的概念：可以定义一种类，这种类中有虚函数，因此不能
有具体对象的类，称抽象类。 18
1.6 面向对象程序设计语言
面向对象的程序设计，必须使用面向对象程序设计语言。面向对
象程序设计语言应该具备下述特征,
（ 1） 它支持对象的概念（包括对象所有的特性，如封装等）；
（ 2） 它要求对象属于类；
（ 3） 它提供继承机制。
要点
(1),面向对象的程序设计将数据及数据的操作放在一起，它将对象
及对象的操作抽象成一种新的数据类型称为类。
(2),对象是其自身所具有的状态特征及可以对这些状态施加的操作
结合一起所构成的独立实体。
(3),类是对一组客观对象的抽象，将该组对象共同特征集中起来。
(4),面向对象系统的特性是封装性、继承性、多态性。
抽象：抽象分类 从一组对象为起点，抽取公共的行为将其放到一
个类中，不同类的对象具有不同的行为。
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