• Instructor
– Hsueh-Wen Tseng 曾學文,hsuen@voip.csie.ntu.edu.tw
• Textbook
– C++程式設計風格與藝術 (O’Reilly).
• Requirements
– Assignment x 2 20%
– Mid-term exam 30%
– Final exam 30%
– attendance 20%
• TAs
第一章 概觀C++
1-2 二種版本的C++
1-5 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
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 ; }
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 ; }
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)
屬性: name, feather, claw, ….
動作: fly, sleep, eat …..
I am a bird.
My name is Cathy.
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() ; }
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;}
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 ; }
範例二: 不可取用private members
void main() { myclass ob ; ob.a = 10 ;
…..
}
範例四: Stack類別
• 參考課本
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)
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
封裝
Stack (功能規格):
push(), pop()
Stack 實作一 Stack 實作二 Stack實作三
使用者: 使用Stack的push與pop功能
(封裝)
繼承(Inheritance)
human:
name, age, color eat(); sleep();
citizen:
name, age, color, country, ID
eat(); sleep(); payTax(); married() ; (繼承)
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
1-8 C++的關鍵字
• 1-40頁
第二章 簡介類別
2-1 建構子與解構子 2-2 接受參數的建構子
2-3 簡介繼承U
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
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
物件的生成與消滅
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}
建構子
class myclass { int a ;
public:
myclass(); // default constructor void show() ;
} ;
myclass::myclass() { a= 10 ; }
void myclass::show() { cout << a<<endl;}
int main() { myclass ob; ob.show(); return 0; }
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 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
物件生成時，會呼叫建構子 物件生成時，會呼叫建構子
EX: 將屬於myclass的物件的初始值設為10
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 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
範例一
class stack {
char stack[10]; int tos ; public:
stack() { tos = 0 ; }
……
} ;
void main() { stack s1, s2 ; ……}
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;}
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 ; }
} ;
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++) {
}*/
……
}
2-2 接受參數的建構子
void main() {
myclass ob1, ob2(2), ob3(ob1) ; ob1.show() ;
ob2.show() ; ob3.show() ; }
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) ;…}
注意
建造類別時，不可缺少的建構子:
(1) default constructor (2) copy constructor
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) ; ….. }
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”) ;…}
範例三
class strtype {
char *p; int len ; public:
strtype(char *s) {
p = new char[strlen(s)+1] ; len = strlen(s) ;
} };
void main() { strtype str(“Hello”) ; …… }
(1) 沒檢查char *s (2) new之後沒檢查
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) ; ……
}
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() ; }
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)) ; }
2-5類別、結構與聯合彼此相關
class complex { } ;
struct complex { } ;
union complex { } ;
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() ; }
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
Class vs. Struct
• 習慣
class complex { struct student {
int a, b ; string name ;
public: double GPA;
set(int x, int y) ; } ;
…..
} ;
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
union vs. struct
void main() {
sbits a ; //使用struct a.d = 314898;
strcpy(a.c, “Hello”) ; ubits b ; //使用union b.d = 314898;
strcpy(b.c, “Hello”) ; }
d:314898 c[]: ????
d:314898 c[]: “Hello”
314898
“Hello”
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”) ; }
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;}
……
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” ; }
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
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…
}
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; }
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 ;
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() {……}
範例一、二
• 自行參考課本
