【C++】C++核心编程（四）---类与对象（封装）

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1.属性和行为作为整体

C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态

C++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为
人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…行为有走、跑、跳、吃饭、睡觉…
车也可以作为对象，属性有车牌、车灯、轮胎…行为有载人、放音乐…
具有相同性质的对象，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类…

封装是C++面向对象三大特性之一
封装的意义：

将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
将属性和行为加以权限控制

语法：class 类名{访问权限：属性/行为}；

封装意义一：在设计类时，属性和行为写在一起，表现事物

案例：设计一个圆类，求圆的周长和面积

代码实现：

#include <iostream>
using namespace std;
// #define PI 3.14 （宏常量）
const double PI = 3.14;
class Circle
{
// 访问权限：公共权限
public:// 属性 半径int c_R;// 行为1 返回圆的周长double circleL(){return 2 * PI * c_R;}// 行为2 返回圆的面积double circleS(){return PI * c_R * c_R;//return PI * (c_R ^ 2); //写成这样为啥返回25.12？？？}
};int main() {// 创建一个圆类对象c1// 实例化（通过一个类，创建一个对象的过程）Circle c1;c1.c_R = 10; //给对象c1半径属性赋值cout << "圆对象c1的周长为： " << c1.circleL() << endl;cout << "圆对象c1的面积为： " << c1.circleS() << endl;system("pause");return 0;
}

输出结果：

圆对象c1的周长为： 62.8
圆对象c1的面积为： 314
请按任意键继续. . .

注意：在C++中^符号表示按位异或运算符。参与运算的两个值，如果两个相应位相同，则结果为0，否则为1。如：10^2=8（10转化为二进制为0000 1010，2转化为二进制为0000 0010，运算后得到的结果为：0000 1000）。在这里也就可以解释为什么PI * (c_R ^ 2) = 25.12了。

2.案例-设计学生类

案例：设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

代码实现：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>// 创建一个学生类
class Student
{
// 权限设置
public:// 属性 姓名和学号string s_Name;int s_Id;// 行为1 姓名赋值void setName(string name){s_Name = name;}// 行为2 姓名获取string getName(){return s_Name;}// 行为3 学号赋值void setId(int id){s_Id = id;}// 行为4 学号获取int getId(){return s_Id;}
};void test()
{// 创建一个学生对象s1Student s1;// 给对象的属性赋值(利用赋值函数)s1.setName("张三李四");s1.setId(20221120);// 获取对象的属性信息(利用获取函数)cout << "学生s1的姓名为：" << s1.getName() << endl;cout << "学生s1的学号为：" << s1.getId() << endl;
}int main() {test();system("pause");return 0;
}

输出结果：

学生s1的姓名为：张三李四
学生s1的学号为：20221120
请按任意键继续. . .

知识点补充：
类中的属性和行为我们统一称为成员
属性：又称为成员属性或者成员变量
行为：又称为成员函数或者成员方法

3.访问权限

封装意义二：类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限有三种：

public 公共权限（类内可以访问类外也可以访问）
protected 保护权限（类内可以访问类外不可以访问子类可以访问父类）
private 私有权限（类内可以访问类外不可以访问子类不能访问父类）

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>class Person
{
// 1、公共权限
public:string p_Name;int p_Age;void getNameAge(){cout << "姓名：" << p_Name << "\\t" << "年龄：" << p_Age << endl;}
// 2、保护权限
protected:int p_Height;void getHeight(){cout << "身高：" << p_Height << endl;}
// 3、私有权限int p_Idcard;void getIdcard(){cout << "身份证号：" << p_Idcard << endl;}
};int main() {// 实例化具体对象Person p1;// 1、访问公共权限类信息p1.p_Name = "张三李四";p1.p_Age = 18;p1.getNameAge();// 2、访问保护权限类信息。类外不能访问//p1.p_Height = 160;//p1.getHeight();// 3、访问私有权限类信息。类外不能访问//p1.p_Idcard = 1234567890;//p1.getIdcard();system("pause");return 0;
}

输出结果：

姓名：张三李四  年龄：18
请按任意键继续. . .

4.C++中struct和class的区别

C++中struct和class唯一的区别在于默认的访问权限不同

struct默认权限为公共权限
class默认权限为私有权限

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;// struct默认为公共权限
struct Person
{// 属性int p_Age;// 行为void getAge(){cout << "年龄：" << p_Age << endl;}
};// class默认为私有权限
class Car
{// 属性int c_Id;// 行为void getId(){cout << "车牌号：" << c_Id << endl;}
};int main() {// 创建类对象Person p1;Car c1;p1.p_Age = 18;p1.getAge();// class创建的类默认权限为私有权限，内外不能访问//c1.c_Id;//c1.getId();system("pause");return 0;
}

输出结果：

年龄：18
请按任意键继续. . .

5.成员属性私有化

成员属性设置为私有的优点：

将所有成员属性设置为私有，可以控制读写权限
对于写权限，我们可以检测数据的有效性

优点一：将所有成员属性设置为私有，可以控制读写权限

优点一代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>class Person
{
public:// 姓名可读可写void setName(string name){p_Name = name;}void getName(){cout << "姓名：" << p_Name << endl;}// 年龄只读void getAge(){p_Age = 0;cout << "年龄：" << p_Age << endl;}// 身份证信息只写void setIdcard(int idcard){p_Idcard = idcard;}private:string p_Name;int p_Age;int p_Idcard;
};int main() {Person p1;// 姓名可读可写p1.setName("张三李四");p1.getName();// 年龄只读p1.getAge();// p1.p_Age = 18; // 年龄只读不能写// 身份证号只写不可读p1.setIdcard(1234567890);// p1.setIdcard(); //身份证号只可写不可读system("pause");return 0;
}

输出结果：

姓名：张三李四
年龄：0
请按任意键继续. . .

优点二：对于写权限，我们可以检测数据的有效性

代码演示：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>class Person
{
public:void setAge(int age){if (age < 0 || age > 120) // 写权限，用来检测数据的有效性{cout << "年龄超过正常人范围！" << endl;return;}p_Age = age;}void getAge(){//p_Age = 0;cout << "年龄：" << p_Age << endl;}
private:int p_Age;
};int main() {Person p1;p1.setAge(100);p1.getAge();system("pause");return 0;
}

输出结果：

年龄：100
请按任意键继续. . .【注】：若年龄超过120岁或者小于0岁，将会输出“年龄超过正常人的范围！，并且年龄出现乱码”

6.设计案例1-立方体类

案例描述：设计立方体类（Cube）求出立方体的面积和体积，分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

实现分析：立方体相等，通过条件长宽高都相等即可判断出来，一种是利用全局函数来进行判断；另一种是利用成员函数来进行判断。

代码实现：

#include <iostream>
using namespace std;class Cube
{
public:void setL(int l) //设置长宽高{c_L = l;}void setW(int w){c_W = w;}void setH(int h){c_H = h;}int getL() //获取长宽高{return c_L;}int getW(){return c_W;}int getH(){return c_H;}int getZC()  //获取周长{return 2*(c_L * c_W + c_L * c_H + c_W * c_H);}int getV() //获取体积{return c_L * c_W * c_H;}// 2、利用成员函数来判断立方体是否相等（只需要传入一个参数）bool isSample0(Cube &c_l_1){cout << "2、调用成员函数来判断两个立方体是否相等！" << endl;if (c_l_1.getL() == getL() && c_l_1.getW() == getW() && c_l_1.getH() == getH()){cout << "（1）两个立方体相等！" << endl;return true;}cout << "（2）两个立方体不相等！" << endl;return false;}private:int c_L; //长int c_W; //宽int c_H; //高
};// 1、利用全局函数来判断两个立方体是否相等（需要传入两个参数）
bool isSample(Cube &c_g_1,Cube &c_g_2)
{cout << "1、调用全局函数来判断两个立方体是否相等！" << endl;if (c_g_1.getL() == c_g_2.getL() && c_g_1.getW() == c_g_2.getW() && c_g_1.getH() == c_g_2.getH()){cout << "（1）两个立方体相等！" << endl;return true;}cout << "（2）两个立方体不相等！" << endl;return false;
}void test()
{Cube c1;c1.setL(10);c1.setW(10);c1.setH(10);cout << "正方体c1的周长为：" << c1.getZC() << endl;cout << "正方体c1的体积为：" << c1.getV() << endl;Cube c2;c2.setL(10);c2.setW(9);c2.setH(11);cout << "正方体c2的周长为：" << c2.getZC() << endl;cout << "正方体c2的体积为：" << c2.getV() << endl;Cube c3;c3.setL(10);c3.setW(9);c3.setH(11);cout << "正方体c3的周长为：" << c3.getZC() << endl;cout << "正方体c3的体积为：" << c3.getV() << endl;isSample(c1,c2); //调用全局函数c2.isSample0(c3); //调用成员函数
}int main() {test();system("pause");return 0;
}

输出结果：

正方体c1的周长为：600
正方体c1的体积为：1000
正方体c2的周长为：598
正方体c2的体积为：990
正方体c3的周长为：598
正方体c3的体积为：990
1、调用全局函数来判断两个立方体是否相等！
（2）两个立方体不相等！
2、调用成员函数来判断两个立方体是否相等！
（1）两个立方体相等！
请按任意键继续. . .

此案例实现的关键在于第二步，分别利用全局函数与局部函数来判断两个立方体是否相等。利用全局函数实现与利用局部函数实现两者是有差别的。

7.设计案例2-点和圆的关系

案例描述：设计圆形类（Circle），和一个点类（Point）求出点和圆的关系

实现分析：
（p_x,p_y）到圆心（c_x,c_y）的距离pc_l
pc_l == c_r 点在圆上；
pc_l < c_r 点在圆内；
pc_l > c_r 点在圆外；
代码实现思路：
1、常规思路，写两个类（点类和圆类），写成员属性和行为，然后进行位置关系的判断
2、在圆类中写入点类作其成员，然后进行位置关系的判断【在类中可以让另一个类作为本类中的成员】

思路一代码实现：

#include<iostream>
using namespace std;
// 创建圆类
class Circle
{
public:// 设置属性void setR(int r){c_R = r;}void setX(int x){c_X = x;}void setY(int y){c_Y = y;}// 获取属性int getR(){return c_R;}int getX(){return c_X;}int getY(){return c_Y;}private:int c_R;int c_X;int c_Y;
};// 创建点类
class Point
{
public:// 设置属性void setX(int x){p_X = x;}void setY(int y){p_Y = y;}// 获取属性int getX(){return p_X;}int getY(){return p_Y;}private:int p_X;int p_Y;
};void getCirclePoint(Circle &c, Point &p)
{if ((c.getX() - p.getX()) * (c.getX() - p.getX()) + (c.getY() - p.getY()) * (c.getY() - p.getY()) == c.getR() * c.getR()){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆上" << endl;}else if ((c.getX() - p.getX()) * (c.getX() - p.getX()) + (c.getY() - p.getY()) * (c.getY() - p.getY())< c.getR() * c.getR()){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆内" << endl;}else{cout << "点与圆的位置关系为：点在圆外" << endl;}
}int main() {Circle c1;Point p1;c1.setR(10);c1.setX(10);c1.setY(10);p1.setX(10);p1.setY(-1);getCirclePoint(c1, p1);system("pause");return 0;
}

输出结果：

点与圆的位置关系为：点在圆外
请按任意键继续. . .

思路二代码实现：

#include<iostream>
using namespace std;
//创建点类
class Point
{
public://设置属性void setX(int x){p_X = x;}void setY(int y){p_Y = y;}// 获取属性int getX(){return p_X;}int getY(){return p_Y;}private:int p_X;int p_Y;
};//创建圆类
class Circle
{
public:// 设置属性void setR(int r){c_R = r;}void setCenter(Point &center){c_Center = center;}// 获取属性int getR(){return c_R;}Point getCenter(){return c_Center;}private:int c_R;Point c_Center;
};void getCirclePoint(Circle &c, Point &p)
{int centerpoint_distance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());int rdistance = c.getR() * c.getR();if (centerpoint_distance == rdistance){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆上" << endl;}else if (centerpoint_distance < rdistance){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆内" << endl;}else{cout << "点与圆的位置关系为：点在圆外" << endl;}
}int main() {设置半径和圆心Circle c1;Point center; c1.setR(10);center.setX(10); //点center为（10,0）center.setY(0);c1.setCenter(center); //将点center设置为圆的圆心//设置点Point p1;p1.setX(10); //点为（10,9）p1.setY(9);getCirclePoint(c1,p1);system("pause");return 0;
}

输出结果：

点与圆的位置关系为：点在圆内
请按任意键继续. . .

当以后完成一个大型的开发时候，类比较多，不可能将所有的类都写在一个文件中，这样代码量太大了，因此可以将类进行分文件编写，这样方便管理。
1..h头文件存放成员属性和行为的申明；
2..cpp文件存放类函数的实现；
【注意】：
1.#pragma once是一个比较常用的C/C++预处理指令，只要在头文件的最开始加入这条预处理指令，就能够保证头文件只被编译一次，防止头文件被重复引用。
2. Point::与 Circle:: 用于申明函数的作用域，为Point类和Circle类下的成员函数

代码演示：

Point.h文件

#pragma once //防止头文件重复包含
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public://设置属性void setX(int x);void setY(int y);// 获取属性int getX();int getY();
private:int p_X;int p_Y;
};

Point.cpp文件

#include "Point.h"
//设置属性
void Point::setX(int x)
{p_X = x;
}
void Point::setY(int y)
{p_Y = y;
}
// 获取属性
int Point::getX()
{return p_X;
}
int Point::getY()
{return p_Y;
}

Circle.h文件

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include "Point.h" //包含Point类，因此需要包含Point类的头文件
class Circle
{
public:// 设置属性void setR(int r);void setCenter(Point& center);// 获取属性int getR();Point getCenter();private:int c_R;Point c_Center;
};

Circle.cpp文件

#include "Circle.h"// 设置属性 
void Circle::setR(int r)
{c_R = r;
}
void Circle::setCenter(Point &center)
{c_Center = center;
}// 获取属性
int Circle::getR()
{return c_R;
}
Point Circle::getCenter()
{return c_Center;
}

点与圆位置关系的分文件编写代码实现
设计案例2的分文件编写（主要为类的分文件编写）
.h文件写类属性、行为的申明
.cpp文件写类函数的实现

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Circle.h"
#include "Point.h"void getCirclePoint(Circle& c, Point& p)
{int centerpoint_distance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());int rdistance = c.getR() * c.getR();if (centerpoint_distance == rdistance){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆上" << endl;}else if (centerpoint_distance < rdistance){cout << "点与圆的位置关系为：点在圆内" << endl;}else{cout << "点与圆的位置关系为：点在圆外" << endl;}
}int main() {Circle c1;Point center;c1.setR(10);center.setX(10);center.setY(0);c1.setCenter(center);Point p1;p1.setX(10);p1.setY(9);getCirclePoint(c1, p1);system("pause");return 0;
}

输出结果：

点与圆的位置关系为：点在圆内
请按任意键继续. . .

【C++】C++核心编程（四）---类与对象（封装）

1.属性和行为作为整体

2.案例-设计学生类

3.访问权限

4.C++中struct和class的区别

5.成员属性私有化

6.设计案例1-立方体类

7.设计案例2-点和圆的关系

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