C++类&对象

前言

从本节内容开始，我将分享一些关于C++面向对象的知识，这部分的内容，需要你具备前面的知识，如果你还有不会的或者说不熟悉的地方，请点击这里重新温习一下,废话不多说，直接进入正题吧！

C++ 类＆对象

C++ 是在 C 语言基础上增加了面向对象编程的功能，其中 类 是 C++ 的核心概念。你可以把类理解成一种自定义的“蓝图”或者“模板”，用来描述一类对象的特性（数据）和能力（功能）。类里面的变量叫“成员变量”，负责保存数据，而函数叫“成员函数”，用来定义这些对象可以做的事情。有了类，就能很方便地创建多个“长得一样”的对象。

C++ 类定义

在 C++ 中，类（class） 是一种用来组织数据和行为的结构。定义一个类就像是在创建一个蓝图，告诉程序我们要描述一个什么样的东西（数据）以及它可以做些什么（操作）。理解类的定义会让你轻松上手面向对象编程。

如何定义一个类？

1. 关键字 class：
   使用 class 关键字告诉程序我们要定义一个类。

2. 类名：
   给类起一个有意义的名字，就像给变量取名一样。

3. 花括号 {}：
   用 {} 包围住类的内容，内容包括：

   • 成员变量（属性）：用来存储对象的特性或数据。
   • 成员函数（方法）：用来描述对象的行为或操作。

4. 访问权限（public）：
   在类中，数据和函数可以有不同的访问权限，比如 public、private 和 protected。其中：

   • **public**：外部代码可以访问这些成员。
   • **private**：外部代码无法直接访问这些成员（稍后会详细说明）。

举个例子：定义一个盒子类

以下是一个简单的类定义，用来描述一个盒子：

class Box {
public:  
    double length;   // 盒子的长度
    double breadth;  // 盒子的宽度
    double height;   // 盒子的高度
};

细节解析：

1. 类名 Box：

   • 这个类名表示我们要定义的是“盒子”。
   • 以后我们可以用这个类创建具体的“盒子对象”。

2. public 访问权限：

   • 在 public 下定义的变量是公开的，也就是说，外部代码可以直接访问这些变量。
   • 如果不写 public，默认情况下，类的成员是 private，外部代码将无法直接访问它们。

3. 成员变量：

   • length、breadth 和 height 是盒子的属性，它们描述了盒子的长度、宽度和高度。
   • 它们的数据类型是 double，表示这些属性可以存储带小数的数字。

类是蓝图，对象是实物

定义类之后，你可以通过类来创建实际的对象。比如，Box 类是一个蓝图，而对象就是你用这个蓝图制作出的具体“盒子”：

Box myBox;  // 创建一个盒子对象
myBox.length = 10.5;  // 给盒子对象的长度赋值
myBox.breadth = 5.5;  // 给盒子对象的宽度赋值
myBox.height = 3.2;   // 给盒子对象的高度赋值

通过这种方式，myBox 成为了一个具体的盒子，它有了自己的长、宽、高。

总结：类的作用

1. 定义属性：类中包含的变量（如 length、breadth、height）用于存储对象的数据。
2. 定义行为：类中还可以包含函数，描述对象可以完成哪些动作（这里暂时未涉及函数）。
3. 灵活性：通过类，你可以方便地创建多个对象，每个对象可以有自己独特的数据。

类的核心是将数据和操作封装在一起，使得程序更加模块化和易于维护。

C++定义对象

在 C++ 中，对象（object） 是类的具体实现。类就像一张设计图，而对象就是根据设计图实际“生产”出来的东西。通过对象，我们可以操作和使用类中定义的属性和方法。

下面，我们一步步来理解如何创建对象、如何操作对象的成员，以及如何通过实例加深理解。

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1. 创建对象

要创建一个对象，就像声明一个变量一样简单。假设我们有一个类 Box，可以这样声明对象：

Box Box1;  // 创建一个类型为 Box 的对象 Box1
Box Box2;  // 创建一个类型为 Box 的对象 Box2

每个对象都有自己的独立数据。换句话说，Box1 和 Box2 是两个不同的盒子，它们可以有不同的长度、宽度和高度。

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2. 访问对象的成员

直接访问公共成员

类的公共成员（public）可以通过 点操作符（.） 来访问和操作。例如：

Box1.length = 6.0;  // 设置 Box1 的长度为 6.0
Box1.breadth = 7.0; // 设置 Box1 的宽度为 7.0
Box1.height = 5.0;  // 设置 Box1 的高度为 5.0

通过成员函数访问成员

有时候，我们会用成员函数来设置和获取对象的属性。例如：

Box1.set(6.0, 7.0, 5.0);  // 调用 set 函数一次性设置 Box1 的长宽高
double volume = Box1.get();  // 调用 get 函数获取 Box1 的体积

这种方式不仅简洁，还能让我们在函数中添加额外的逻辑，比如检查输入值是否合法。

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3. 实例代码解析

下面是一个完整的例子，我们结合类和对象来计算多个盒子的体积。

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Box {
public:
    double length;   // 长度
    double breadth;  // 宽度
    double height;   // 高度

    // 成员函数声明
    double get();                 // 计算体积
    void set(double len, double bre, double hei);  // 设置盒子的长宽高
};

// 成员函数定义
double Box::get() {
    return length * breadth * height;  // 返回体积
}

void Box::set(double len, double bre, double hei) {
    length = len;
    breadth = bre;
    height = hei;
}

int main() {
    Box Box1, Box2, Box3;  // 创建 3 个 Box 对象
    double volume = 0.0;

    // 直接设置 Box1 的属性
    Box1.length = 6.0;
    Box1.breadth = 7.0;
    Box1.height = 5.0;

    // 直接设置 Box2 的属性
    Box2.length = 12.0;
    Box2.breadth = 13.0;
    Box2.height = 10.0;

    // 计算并输出 Box1 和 Box2 的体积
    volume = Box1.length * Box1.breadth * Box1.height;
    cout << "Box1 的体积：" << volume << endl;

    volume = Box2.length * Box2.breadth * Box2.height;
    cout << "Box2 的体积：" << volume << endl;

    // 使用 set 和 get 方法设置 Box3 的属性并获取体积
    Box3.set(16.0, 8.0, 12.0);
    volume = Box3.get();
    cout << "Box3 的体积：" << volume << endl;

    return 0;
}

输出结果：

Box1 的体积：210
Box2 的体积：1560
Box3 的体积：1536

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4. 细节说明

成员函数的作用

• set() 函数：用来一次性设置盒子的长度、宽度和高度。
• get() 函数：用来计算盒子的体积。

这两个函数的好处是可以让代码更规范、更清晰，同时也能避免直接操作数据成员可能带来的错误。

为什么要用点操作符（.）？

点操作符 . 的作用是连接对象和它的成员（属性或函数）。例如：

• Box1.length 表示访问 Box1 的长度属性。
• Box3.get() 表示调用 Box3 的 get() 函数。

关于访问权限：

• 公共成员（public）：
  • 例如 length、breadth、height，可以直接通过对象访问。
• 私有成员（private）：
  • 私有成员不能直接访问，通常需要通过函数（如 set() 和 get()）来间接操作。

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5. 总结

1. 对象是类的具体实例：
   • 类是设计图，对象是根据设计图创建的实际东西。
2. 访问对象的成员：
   • 通过点操作符直接访问公共成员。
   • 通过成员函数间接访问私有或公共成员。
3. 使用成员函数的优势：
   • 更加安全、规范，能够控制数据的合法性。
4. 分离定义和实现：
   • 在类中声明函数，在类外实现函数，有助于让代码结构更清晰。

类＆对象详解

C++ 类与对象深入理解

C++ 的类和对象不仅包括我们之前学到的基础知识，还有许多高级概念。这些概念可以帮助我们更高效、更灵活地编写代码。下面是一些重要的类和对象相关概念的通俗解释和用途。

C++ 类与对象相关概念总结

概念	描述（通俗易懂的解释）
类成员函数	类中的函数称为成员函数，它是用来操作类中数据的函数。它们就像工具，帮助你操作和处理类的属性，比如设置值或计算结果。
类访问修饰符	类的属性和函数可以设置为： - public：可以被外部直接访问。 - private：只能在类内部使用，外部不能直接访问。 - protected：继承时的特殊访问方式。
构造函数 & 析构函数	构造函数是在创建对象时自动调用的特殊函数，用于初始化对象的属性。 析构函数则是在对象被销毁时调用，用于清理资源。它们是一对让对象创建和销毁更方便的函数。
拷贝构造函数	拷贝构造函数用于用一个已有的对象来创建新的对象，就像“克隆”一样。比如将对象 A 的值赋给对象 B 时会调用拷贝构造函数。
友元函数	友元函数是类的“朋友”，它可以访问类的私有和受保护成员。虽然它不是类的成员，但它能帮助实现更复杂的操作。
内联函数	内联函数是编译器直接把函数代码插入到调用点，省去了函数调用的开销，适合用在短小的函数上。
this 指针	每个对象都有一个特殊指针 this，它指向对象本身。通过 this 指针可以访问或操作当前对象的属性。
指向类的指针	类的指针就像指向结构体的指针一样。它允许你通过指针访问对象的属性和方法，适合处理动态创建的对象或需要共享对象的情况。
静态成员	静态成员属于整个类而不是某个对象。静态变量可以被所有对象共享，静态函数可以在没有对象的情况下调用。比如计数器、全局配置等。

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深入理解概念：举例说明

1. 类成员函数

类的成员函数用于操作类的属性，例如设置值和获取值：

class Box {
public:
    double length;  // 公共成员变量

    void setLength(double len) {  // 成员函数
        length = len;  // 设置长度
    }

    double getLength() {  // 成员函数
        return length;  // 获取长度
    }
};

2. 类访问修饰符

控制类成员的访问权限：

class Box {
private:
    double length;  // 私有变量，外部无法直接访问
public:
    void setLength(double len) {  // 公共函数，用于设置 length
        length = len;
    }
    double getLength() {  // 公共函数，用于获取 length
        return length;
    }
};

3. 构造函数 & 析构函数

构造函数和析构函数会自动执行，无需手动调用：

class Box {
public:
    Box() {  // 构造函数
        cout << "对象被创建！" << endl;
    }
    ~Box() {  // 析构函数
        cout << "对象被销毁！" << endl;
    }
};

4. 拷贝构造函数

通过已有对象创建新对象：

class Box {
public:
    double length;
    Box(double len) : length(len) {}  // 普通构造函数
    Box(const Box& obj) {  // 拷贝构造函数
        length = obj.length;
    }
};

5. 静态成员

静态成员变量和函数属于整个类：

class Box {
public:
    static int count;  // 静态变量
    Box() { count++; }
};

int Box::count = 0;  // 初始化静态变量