C++ How to Program 7/E 筆記
第三章 類別與物件簡介
學習目標
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GradeBook 類別的UML類別示意圖
在UML中，妹個類別都會在UML類別示意圖（UML class diagram）中以一個長方形代表，裡面有三個部分。
中間空，的表示GradeBook 類別沒有任何屬性。
第三行「＋」表示displayMessage是一種UML公用（public）型的操作。（即C++的public 成員函式）
（）是用來建立操作模型。在此範例中displayMessage無需額外資料便可執行工作。
定義一個具有「參數」的成員函式
參數(parameter) 可提供成員函式在執行工作所需要的額外資訊。
就如同汽車需要加速，參數即是在幫助汽車決定加速程度。
呼叫函式時，呼叫者會提供每個參數的「值」——>即引數（Argument）
圖解
此時的GradeBook 類別的UML 類別示意圖
資料成員、set 函式與 get函式
我們將程式的所有辨識都宣告在main函式中，在函式定義主體中宣告的變數，就稱為區域變數(local variable)。區域變數要先宣告，才能在函式中使用。而在這個該函數之外的地方皆無法存取這個變數。（當然有例外）
類別通常由一或多個成員函式組成，這些函式可操控特定物件的屬性。
屬性由類別定義中的變數表示，這種變數稱作資料成員（data member）。資料成員會在類別定義中宣告，但他的宣告在成員函式定義主體的外部。
在下方範例中Gradebook類別將課程名稱當作資料成員，因此可在程式中隨時使用或修改它。
原則上，資料成員應宣告為private，成員函式應宣告為public。
雖然public 和private存取修飾子可以重複交錯，但最好統一羅列。
用存取修飾子private宣告資料成員稱作資料隱藏（data hiding）。當成是建立（實體化）一個 GradeBook 物件時，此物件就封裝（隱藏）了資料成員courseName，只有該類別的成員函式能存取他。
含一個資料成員、一個set 函式與get函式的GradeBook UML類別示意圖
courseName 屬性的UML型別是String，對應到 C++ 的 string。資料成員courseName 在C++中是 private，所以類別示意圖在屬性名稱前面加上減號 (-)。
- setCourseName 操作有一個String型別的參數，叫做name。
- getCourseName在C++中的傳回型別是String，因此在（）之後以「:string」表示。
- setCourseName、displayMessage不會傳回任何值（傳回void），故（）後方為空。
以建構子將物件初始化
在前面的範例中，建立GradeBook 物件時，資料成員courseName 會預設初始化為空字串。若在建立時，想同時提供課程名稱呢？
⇒⇒所宣告的每個類別都可提供建構子（constructor）
*建構子是一種特殊的成員函式，名稱必須和類別相同，編譯器才能區別他與其他成員函式。建構子與其他成員函式的一個重要差異，就是建構子不能還回數值，因此他不能指定傳回型別（就連void也不行）。通常，建構子都宣告為public。
C++建立每個物件都要呼叫建構子，以確保程式使用物件前，每個物件均已初始化。建立物件時，就隱含了建構子的呼叫。
若類別沒有明確寫出建構子，編譯器就提供一個預設建構子（default constructor），也就是沒有參數的建構子。
*為類別提供預設建構子的兩種方式
沒有參數的建構子就叫預設建構子。預設建構子的建立方式有兩種：
- 若類別沒有定義建構子，編譯器就會自行為他建立一個預設建構子。為初始化的變數通常會包含一個「垃圾值」（garbage value）
- 由你明確定義一個沒有參數的建構子。這種預設建構子可執行你指定的初始化動作，若資料成員本身是類別物件，也會呼叫每個資料成員的預設建構子。
將建構子納入GradeBook 類別的UML類別示意圖
在此GradeBook 類別模型，他有一個建構子，其參數名稱是name，型別是string。
為了區分建構子和類別操作，UML在建構子名稱前面會加上
<<contructor>>。習慣上會將建構子放在其他操作前面。
✯✯✯ 將類別放在獨立檔案以提高重複使用性
建立類別定義的好處在於，若套件設定得當，程式設計者便可重複使用我們的類別。但是若有其他程序員想要使用GradeBook類別，得注意到不能全部照抄，否則會因為有兩個main韓式，而讓程序錯誤。
在Microsoft Visual C++編譯會產生以下錯誤：
error C2084: fucntion ‘int main(void)’ already has a body
而在GNU C++編譯器會產生如下錯誤
redefinition of ‘int main()’
標頭檔
前面的程式皆為副檔名 （.cpp），此檔稱作原始碼檔案（source-code file）包含GradeBook 類別定義和一個main函式。
在建構物件導向C++程式時，通常會將可再利用的原始碼定義在副檔名為(.h)的檔案中，這就是標頭檔（header file）。程式使用#include箝制處理指令已函入標頭檔，藉此運用可再利用的軟體元件。
如何找到標頭檔
GradeBook.cpp檔案中，第四行檔名是以雙引號 (“ ”)包覆而非(< >)。程式原始碼檔案與使用者自定標頭檔通常會放在相同目錄下，當前置處理器碰到雙引號的標頭檔名時，會再與# include指令出現的檔案相同目錄中尋找標頭檔。若遇到的是<>的標頭檔時，會假設該逼頭飾C++標準函式庫的一部份，而不會尋找被前置處理的程式所在目錄。
將介面與實作分開
軟體工程基本守則——將介面與實作分開（separating interface from implementation）
類別介面（interface of a class）說明類別提供了「什麼」服務給用戶端以及如何要求這些服務，但沒有說明「如何」實作這些服務。類別介面由類別的public 成員函式組成。
注意，每個函式標頭的成員函式名稱前面堆有類別名稱和：：，這叫做二元使用域解析運算子（binary scope resolution operator）。他們會把每個成員函式綁到宣告成員函式與資料成員的GradeBook 類別定義上面
若不在函式前面加上「GradeBook :: 」，則編譯器就不知道這些函式是GradeBook 類別的成員函式，會把他們當成全域函式。(page3-31)
注意，每個函式標頭的成員函式名稱前面堆有類別名稱和：：，這叫做二元使用域解析運算子（binary scope resolution operator）。他們會把每個成員函式綁到宣告成員函式與資料成員的GradeBook 類別定義上面
若不在函式前面加上「GradeBook :: 」，則編譯器就不知道這些函式是GradeBook 類別的成員函式，會把他們當成全域函式。(page3-31)
在程式裡，我們習慣將類別定義與使用該類別的用戶端程式碼分開，而為了不要讓類別定義中的成員函式實作被修改，進而影響到用戶端程式碼的失靈，因此在編寫程式時，會將類別定義在被分割成成：類別介面和類別實作。此時類別實作會被隱藏起來僅留下類別介面。
jjj
附錄：語法
GradeBook with “Welcome to the Grade Book!”
//
//Define class Gradebook with a member function displayMessage.
// create a GradeBook object, and call its displayMessage function.
#inclued <iostream>
using namespace std;
// GradeBook calss definition
class GradeBook
{
public:
//function that displays a welcome message to the GradeBook user
void displayMessage()
{
cout << " Welcome to the Grade Book!" << endl;
} //end function displayMessage
};// end class Gradebook
//function main begins program execution
int main()
{
GradeBook myGradeBook; // create a GradeBook object named myGradeBook
myGradeBook.displayMessage(); // call objet's displayMessage function
}
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GradeBook add “couseName”
//
// Define class GradeBook with a member function that takes a parameter;
// Create a GradeBook object and call its displayMessage function.
# include <iostream>
# include <string> // program uses C++ standard string class
using namespace std;
// GradeBook calss definition
class GradeBook
{
public:
// function that displays a welcome message to the GradeBook user
void displayMessage (string courseName)
{
cout << "Welcome to the grade book for\n" << courseName << "!"
<< endl;
} // end function displayMessage
}; // end class GradeBook
//function main begins program execution
int main()
{
string nameOfCourse; // string of characters to store the course name
GradeBook myGradeBook; // create a GradeBook object named myGradeBook
// prompt for and input course name
cout << "Please enter the course name:" << endl;
getline( cin, nameOfCourse ); // read a course name with blanks
cout << endl; // out put a blank line
// call myGradeBook's displayMessage function
// and pass nameOfCourse as an argument
myGradeBook.displayMessage( nameOfCourse );
} // end main
|
資料成員、set、get
//
// define class GradeBook that contains a courseName data member
// and member functions to set and get its value;
// Create and manipulate a GradeBook object with these functions.
# include <iostream>
# include <string>
using namespace std;
//GradeBook class definition
class GradeBook
{
public:
// function that sets the course name
void setCourseName (string name)
{
courseName =name;//store the course name in the project
} // end function setCourseName
// function that gets the course name
string getCourseName()
{
return courseName; // return the object's courseName
}// end function getCourseName
// fucntion that displays a welcome message
void displayMessage()
{
// this statement callls getCourseName to get the
// name of the course this GradeBook represents
cout << "Welcome to the grade book for \n" << getCourseName() << "!"
<< endl;
}// end function displayMessage
private:
string courseName; // course name for this GradeBook
}; // end class GradeBook
// function main begins program execution
int main()
{
string nameOfCourse; // string of characters to store the course name
GradeBook myGradeBook; // create a GradeBook object named myGradeBook
//display initial value of courseName
cout << "Initial course name is:" << myGradeBook.getCourseName()
<< endl;
//prompt for, input and set course name
cout << "\n Please enter the course name:" << endl;
getline(cin, nameOfCourse); // read a course name with blanks
myGradeBook.setCourseName(nameOfCourse); // set the couse name
cout << endl;// outputs a blank line
myGradeBook.displayMessage();// display message with new course name
}//end main
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定義建構子
//
// Instantiating multiple objects of the GradeBook class and using
// the GradBook constructor to specify the course name
// when each GradeBook object is created.
#include <iostream>
#include <string> //program uses C++ standard string class
using namespace std;
// GradeBook class definition
class GradeBook
{
public:
// constructor initializes courseName with string supplied as argument
GradeBook ( string name )
{
setCourseName( name ); //call set function to initialize courseName
}// end GradeBook constructor
//function to st the course name
void setCourseName( string name )
{
courseName = name; // stroe the coure name in the object
} // end function setCourseName
//fucntion to get the coursename
string getCourseName()
{
return courseName; // return object's courseName
} //end fucntion getCourseName
//display a welcomemessage to the GradeBook user
void displayMessage()
{
//call getCourseName to get the courseName
cout << "Welcome to the grade book for\n" << getCourseName()
<< "!" << endl;
} //end function displayMessage
private:
string courseName; // course name for this GradeBook
}; //end class GradeBook
//function main begins program execution
int main()
{
//create two GradeBook objects
GradeBook gradeBook1("CS101 introduction to C++ Programming");
GradeBook gradeBook2("CS102 Data Structures in C++");
//display initial value of courseName for each GradeBook
cout << "gradeBook1 created for course:" << gradeBook1.getCourseName()
<< "\ngradeBook2 created for course:" << gradeBook2.getCourseName()
<< endl;
} // end main
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資料參考：
http://pydoing.blogspot.tw/2012/10/cpp-interface-and-implementation.html
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