C++基础知识【6】类和对象
目录
一、引言
二、什么是类？
2.2、构造函数和析构函数
2.3、类的成员访问权限
2.4、友元函数和友元类
三、什么是对象？
四、面向对象的三个特点
4.1、封装性
4.2、继承性
4.3、多态性
五、注意事项
一、引言
C++是一种面向对象的编程语言，类和对象是C++的核心概念之一。在这篇文章中，我们将会介绍类和对象的含义、特点以及如何在C++中使用它们。
二、什么是类？
类是一种自定义数据类型，它可以包含数据和方法，用于表示某种事物的属性和行为。我们可以将类看做是一个模板，通过实例化类来创建对象。C++中，类的定义通常位于头文件中，如下所示：
class Car {
public:// 构造函数Car();// 带参数的构造函数Car(string color, int speed, int price);// 加速方法void accelerate(int speed);// 刹车方法void brake();
private:// 成员变量string color;int speed;int price;
};
在上面的代码中，我们定义了一个名为“Car”的类，它包含了一个默认构造函数和一个带参数的构造函数，以及两个操作方法。我们还定义了三个私有成员变量，分别代表汽车的颜色、速度和价格。注意，在C++中，类中的成员变量和成员方法默认是私有的，必须通过public关键字来进行公开。
类的定义包含两部分：类头(class head)和类体(class body)。
类头由关键字class及其后面的类名构成，类体由一对大括号括起来{}。类定义后面必须接一个分号或声明加分号。
在类体中，对类的数据成员和成员函数进行了声明，并指定这些成员的访问级别。类体定义了类成员表（class member list）。
2.1、成员函数和成员变量
成员函数和成员变量是类的两个重要组成部分。成员函数是指在类中定义的函数，而成员变量是指在类中定义的变量。它们的定义方式和普通函数和变量有所不同。
成员函数是在类的内部定义的函数，它们可以访问类中的私有成员和保护成员，也可以访问公有成员。成员函数可以在类的外部通过对象来访问和调用，也可以在类的内部被调用。成员函数的定义方式与普通函数有所不同，通常会在类的定义中给出函数的声明，然后在类的外部定义函数的具体实现。
成员变量是在类的内部定义的变量，它们可以是公有、私有或保护的。公有成员变量可以在类的外部直接访问，私有成员变量只能在类的内部访问，而保护成员变量只能在类的内部或派生类中访问。成员变量的定义方式与普通变量有所不同，通常会在类的定义中给出变量的声明，然后在类的外部定义变量的具体实现。
在C++中，类的成员函数和成员变量都可以使用访问修饰符来控制其访问权限。常见的访问修饰符有public、private和protected。public表示该成员可以在类的外部直接访问，private表示该成员只能在类的内部访问，protected表示该成员只能在类的内部或派生类中访问。访问修饰符必须放在类的定义中，用来指定下面的成员的访问权限。
2.2、构造函数和析构函数
构造函数是一个特殊的成员函数，它在对象创建时自动调用，并用于初始化对象的数据成员。构造函数的名称必须与类的名称相同，没有返回类型，并且可以有参数。如果没有显式定义构造函数，编译器将为该类自动生成一个默认构造函数。
析构函数也是一个特殊的成员函数，它在对象被销毁时自动调用，并用于清理对象的资源。
构造函数的实现通常用于初始化对象的数据成员，而析构函数的实现通常用于释放对象所使用的资源。例如，以下是一个带有构造函数和析构函数的 MyClass 类的示例：
class MyClass {
private:int* myInt;public:MyClass() {myInt = new int;*myInt = 0;}~MyClass() {delete myInt;}void setInt(int value) {*myInt = value;}int getInt() {return *myInt;}
};
2.3、类的成员访问权限
类的成员可以是 public、protected 或 private。默认情况下，类的成员是 private 的，即只能在类的内部访问。public 成员可以在类的外部访问，protected 成员可以在类的派生类中访问。以下是一个示例：
class Rectangle {private:double length;double width;public:// 构造函数Rectangle(double l, double w) {length = l;width = w;}// 计算面积double area() {return length * width;}protected:// 计算周长double perimeter() {return 2 * (length + width);}
};
在这个示例中，length 和 width 是 private 成员，只能在类的内部访问。area 方法是 public 成员，可以在类的外部访问。perimeter 方法是 protected 成员，可以在类的派生类中访问。
2.4、友元函数和友元类
友元函数是一种特殊的函数，可以访问类的私有成员。友元函数可以是非成员函数，也可以是其他类的成员函数。友元类是一种特殊的类，可以访问另一个类的私有成员。友元函数和友元类可以在类定义中声明，但不是类的成员。
三、什么是对象？
对象是类的一个实例，可以用来调用类中的方法和访问类中的数据。在C++中，我们可以通过下面的代码来创建一个对象：
Car myCar; // 创建一个名为“myCar”的对象
在上面的代码中，我们创建了一个名为“myCar”的对象，它是一个“Car”类的实例。
四、面向对象的三个特点
4.1、封装性
封装性是面向对象编程中的一个重要概念，它指的是将数据和操作封装在类中，对外部隐藏具体实现细节，只提供接口。这样可以保证数据的安全性，也可以避免因外部修改导致的程序崩溃。
在C++中，我们可以通过访问控制关键字public、private、protected来实现封装性。public成员可以被类外部访问，private成员只能被类内部访问，protected成员既可以被类内部访问也可以被派生类访问。
class Car {
public:// 构造函数Car();// 带参数的构造函数Car(string color, int speed, int price);// 加速方法void accelerate(int speed);// 刹车方法void brake();
private:// 成员变量string color;int speed;int price;
};
在上面的代码中，color、speed、price成员变量是private的，只能在类内被访问。
4.2、继承性
继承性是面向对象编程中另一个重要的概念，它指的是通过一个已有的类来创建一个新的类，新类可以继承已有类的属性和方法。已有类叫做父类或基类，新类叫做子类或派生类。继承可以提高代码的重用性，减少代码的冗余度。
在C++中，我们可以使用“:”符号来继承父类，如下所示：
class SportsCar : public Car {
public:// 构造函数SportsCar();// 带参数的构造函数SportsCar(string color, int speed, int price, int turbo);// 加速方法void turboAccelerate();
private:// 成员变量int turbo;
};
在上面的代码中，我们定义了一个名为“SportsCar”的子类，它继承了“Car”类的所有属性和方法，并添加了一个名为“turbo”的成员变量和一个名为“turboAccelerate”的方法。
4.3、多态性
多态性是面向对象编程中的另一个重要概念，它指的是同一操作在不同对象上有不同的表现形式。简单来说，就是不同对象对同一消息作出不同的响应。多态性可以增强代码的灵活性和可扩展性。
在C++中，我们可以通过虚函数来实现多态性，如下所示：
class Car {
public:// 构造函数Car();// 加速方法virtual void accelerate(int speed);// 刹车方法virtual void brake();
};class SportsCar : public Car {
public:// 构造函数SportsCar();// 加速方法void accelerate(int speed) override;// 刹车方法void brake() override;
};
在上面的代码中，我们将“Car”类的加速方法和刹车方法声明为虚函数，然后在“SportsCar”子类中重新定义了这两个方法。这样，在调用“SportsCar”对象的加速方法和刹车方法时，会根据实际对象类型调用相应的方法。
五、注意事项
在使用 C++ 类和对象时，我们应该注意以下几点：
1、类的设计应该尽量简单明了，只包含必要的成员和方法，避免过度设计和复杂度过高。
2、类成员的访问控制应该根据需要进行设置，一般来说，私有成员应该只在类内部使用，而公有成员可以被外部访问。
3、继承应该用于实现类之间的一般化关系，而不是简单的代码重用。同时，应该注意避免多层继承和菱形继承等问题。
4、多态应该在需要时使用，可以通过虚函数实现。虚函数可以用来声明一个基类成员函数，使其在派生类中可以被重写。
5、在使用指针访问类成员时，要注意指针是否为空，否则可能会导致程序崩溃或出现不可预期的结果。
除了上述注意事项，还应该遵循良好的编程规范和风格，例如命名规范、代码缩进、注释等。同时，也应该注意程序的可读性和可维护性，避免出现代码冗长、复杂度过高等问题。