【C++语言】初步认识面向对象编程&&类和对象(上)

简介: 【C++语言】初步认识面向对象编程&&类和对象(上)

前言

  1. 面向对象编程
  2. 类与对象

一.初步认识面向过程和面向对象编程

1.面向过程编程初步认识

C语言是面向过程的,关注的是过程,分析出求解问题的步骤,通过函数调用逐步解决问题。


面向过程编程(Procedural Programming) 是一种编程范式,它依赖于过程调用来实现程序的逻辑。它把程序视作一系列的程序执行步骤或者说是函数调用序列。这种方法强调的是在程序中执行一系列的计算步骤或者操作序列,而不像面向对象编程那样强调数据的抽象和封装。


与面向对象编程相比,面向过程编程通常更简单直接,适合于小型至中等规模的项目,或者特定类型的应用,如脚本编写和系统工具。然而,对于大型和复杂的应用程序,缺乏抽象和封装可能导致代码难以管理和扩展。


C++是基于面向对象的,关注的是对象,将一件事情拆分成不同的对象,靠对象之间的交互完成。


2.面向对象编程初步认识

面向对象编程(Object-Oriented Programming,OOP)是一种编程范式,它使用“对象”来设计应用程序和计算机程序。它侧重于数据抽象、封装、多态性和继承等概念。下面是面向对象编程的一些基本原则和概念:


  • 类(Class):类是对象的蓝图或者模板,它定义了一组具有相同属性(字段或变量)和行为(方法或函数)的对象的通用特性。
  • 对象(Object):对象是类的实例。每个对象都包含了类定义的数据和行为,具有独立的属性值(也可以称为状态),是程序操作的基本单位。
  • 属性(Attribute):属性是对象的状态,用变量表示。它们是存储在类或对象中的数据。
  • 方法(Method):方法表示对象可以执行的操作,是与对象相关联的函数。
  • 封装(Encapsulation):封装是把对象的实现细节隐藏起来,仅对外提供一个公共的接口。通过访问控制(private、protected、public),我们可以控制对象属性和方法的访问级别。
  • 继承(Inheritance):继承允许一个类继承另一个类的特性,即子类可以继承父类的属性和方法。这样可以实现代码复用,并建立类之间的层次关系。
  • 多态性(Polymorphism):多态性允许不同类的对象以统一的接口被处理。例如,通过覆盖(overriding)和重载(overloading)方法,不同的对象可以用相同的方法名实现不同的功能。
  • 抽象(Abstraction):抽象是简化复杂的现实问题的一种手段,它允许开发者聚焦于高级操作,而忽略底层的细节。抽象可以通过抽象类和接口来实现。


通过使用面向对象的方法,程序员能够以更直观的方式构建和理解复杂的系统,因为它们可以利用现实世界中的类比来设计系统的组件。大型软件项目通常易于管理,因为OOP提供的模块化使得编程更加组织化,代码也更易于维护和调试。面向对象编程广泛应用于许多不同类型的语言如Java、C++、Python、Ruby和C#等。


二.C++类

1. 类的引入:

在C语言中我们写结构体(struct),只能定义变量。在C++中,结构体不但可以定变量,还可以定义函数。这是因为我们把struct当成与类相近的关键字了。在C++中,我们更喜欢用class关键字来定义结构体等。

2. 类的定义

class为定义类的关键字,ClassName为类的名字,{}中为类的主体,注意类定义结束时后面分号不能省略。

类体中内容称为类的成员:类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

class className
{
// 类体:由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号

类有两种定义方式:

  1. 声明和定义全部放在类体中,需注意:成员函数如果在类中定义,编译器可能会将其当成内联函数处理。

  2. 类声明放在.h文件中,成员函数定义放在.cpp文件中,注意:成员函数名前需要加类名::

    一般情况下,更期望采用第二种方式。第一种方式更方便,第二种定义更符合工作所需。

3.类的访问限定符&&封装

3.1 访问限定符

C++实现封装的方式:用类将对象的属性与方法结合在一块,让对象更加完善,通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。

【访问限定符说明】


  1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
  2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)
  3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止
  4. 如果后面没有访问限定符,作用域就到 } 即类结束。
  5. class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)

注意:访问限定符只在编译时有用,当数据映射到内存后,没有任何访问限定符上的区别


【面试题】

问题:C++中struct和class的区别是什么?

解答: C++需要兼容C语言,所以C++中struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的,区别是struct定义的类默认访问权限是public,class定义的类默认访问权限是private。

注意:在继承和模板参数列表位置,struct和class也有区别,后序给大家介绍


3.2 封装

封装:将数据和操作数据的方法进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行交互。


  • 封装本质上是一种管理,让用户更方便使用类。比如:对于电脑这样一个复杂的设备,提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入,显示器,USB插孔等,让用户和计算机进行交互,完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
  • 在C++语言中实现封装,可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合,通过访问权限来隐藏对象内部实现细节,控制哪些方法可以在类外部直接被使用。


总结:封装主要两个方面,数据隐藏(更安全)和提供接口(方便用户交互使用)。


4.类的实例化

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化


  1. 类是对对象的描述,是一个模型一样的东西,限定了类的成员。比如我们要描述一个学生,他就有很多属性,名字,学号,性别等等属性,但没有给定具体数据,类只是个模板。
  2. 一个类可以实例化多个对象。类是一个模板,没有具体数据,可以实例化多个对象。
  3. 类并不会分配具体的内存空间来存储它。只是模板属性,并没有数据。

5.如何计算类的大小

其实这一点,我们在C语言便知道了,内存对齐。

实例:计算下方类的大小。

// 类中既有成员变量,又有成员函数
class A1 {
public:
  void f1(){}
private:
  int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
  void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3 {};

运行结果:

结论:一个类的大小,实际就是该类中“成员变量”之和,当然要注意内存对齐,成员函数不占内存。注意空类的大小,空类比较特殊,编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象。


总结

此篇博客为简要介绍面向过程与面向对象的概念及区别,类的实例化对象、定义、封装、以及类的大小。

相关文章
【c++11】c++11新特性(上)(列表初始化、右值引用和移动语义、类的新默认成员函数、lambda表达式)
C++11为C++带来了革命性变化,引入了列表初始化、右值引用、移动语义、类的新默认成员函数和lambda表达式等特性。列表初始化统一了对象初始化方式,initializer_list简化了容器多元素初始化;右值引用和移动语义优化了资源管理,减少拷贝开销;类新增移动构造和移动赋值函数提升性能;lambda表达式提供匿名函数对象,增强代码简洁性和灵活性。这些特性共同推动了现代C++编程的发展,提升了开发效率与程序性能。
55 12
企业员工数据泄露防范策略:基于 C++ 语言的布隆过滤器算法剖析[如何防止员工泄密]
企业运营过程中,防范员工泄密是信息安全领域的核心议题。员工泄密可能致使企业核心数据、商业机密等关键资产的流失,进而给企业造成严重损失。为应对这一挑战,借助恰当的数据结构与算法成为强化信息防护的有效路径。本文专注于 C++ 语言中的布隆过滤器算法,深入探究其在防范员工泄密场景中的应用。
53 8
类和对象(中 )C++
本文详细讲解了C++中的默认成员函数,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载和取地址运算符重载等内容。重点分析了各函数的特点、使用场景及相互关系,如构造函数的主要任务是初始化对象,而非创建空间;析构函数用于清理资源;拷贝构造与赋值运算符的区别在于前者用于创建新对象,后者用于已存在的对象赋值。同时,文章还探讨了运算符重载的规则及其应用场景,并通过实例加深理解。最后强调,若类中存在资源管理,需显式定义拷贝构造和赋值运算符以避免浅拷贝问题。
类和对象(上)(C++)
本篇内容主要讲解了C++中类的相关知识,包括类的定义、实例化及this指针的作用。详细说明了类的定义格式、成员函数默认为inline、访问限定符(public、protected、private)的使用规则,以及class与struct的区别。同时分析了类实例化的概念,对象大小的计算规则和内存对齐原则。最后介绍了this指针的工作机制,解释了成员函数如何通过隐含的this指针区分不同对象的数据。这些知识点帮助我们更好地理解C++中类的封装性和对象的实现原理。
类和对象(下)C++
本内容主要讲解C++中的初始化列表、类型转换、静态成员、友元、内部类、匿名对象及对象拷贝时的编译器优化。初始化列表用于成员变量定义初始化,尤其对引用、const及无默认构造函数的类类型变量至关重要。类型转换中,`explicit`可禁用隐式转换。静态成员属类而非对象,受访问限定符约束。内部类是独立类,可增强封装性。匿名对象生命周期短,常用于临时场景。编译器会优化对象拷贝以提高效率。最后,鼓励大家通过重复练习提升技能!
【C++篇】深度解析类与对象(下)
在上一篇博客中,我们学习了C++的基础类与对象概念,包括类的定义、对象的使用和构造函数的作用。在这一篇,我们将深入探讨C++类的一些重要特性,如构造函数的高级用法、类型转换、static成员、友元、内部类、匿名对象,以及对象拷贝优化等。这些内容可以帮助你更好地理解和应用面向对象编程的核心理念,提升代码的健壮性、灵活性和可维护性。
【C++进阶】特殊类设计 && 单例模式
通过对特殊类设计和单例模式的深入探讨,我们可以更好地设计和实现复杂的C++程序。特殊类设计提高了代码的安全性和可维护性,而单例模式则确保类的唯一实例性和全局访问性。理解并掌握这些高级设计技巧,对于提升C++编程水平至关重要。
58 16
|
2月前
|
【c++】继承(继承的定义格式、赋值兼容转换、多继承、派生类默认成员函数规则、继承与友元、继承与静态成员)
本文深入探讨了C++中的继承机制,作为面向对象编程(OOP)的核心特性之一。继承通过允许派生类扩展基类的属性和方法,极大促进了代码复用,增强了代码的可维护性和可扩展性。文章详细介绍了继承的基本概念、定义格式、继承方式(public、protected、private)、赋值兼容转换、作用域问题、默认成员函数规则、继承与友元、静态成员、多继承及菱形继承问题,并对比了继承与组合的优缺点。最后总结指出,虽然继承提高了代码灵活性和复用率,但也带来了耦合度高的问题,建议在“has-a”和“is-a”关系同时存在时优先使用组合。
150 6
|
4月前
|
【C++面向对象——类与对象】Computer类(头歌实践教学平台习题)【合集】
声明一个简单的Computer类,含有数据成员芯片(cpu)、内存(ram)、光驱(cdrom)等等,以及两个公有成员函数run、stop。只能在类的内部访问。这是一种数据隐藏的机制,用于保护类的数据不被外部随意修改。根据提示,在右侧编辑器补充代码,平台会对你编写的代码进行测试。成员可以在派生类(继承该类的子类)中访问。成员,在类的外部不能直接访问。可以在类的外部直接访问。为了完成本关任务,你需要掌握。
127 19

热门文章

最新文章

AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等