【C++修炼之路】类和对象(上)—— 入门篇

简介: 【C++修炼之路】类和对象(上)—— 入门篇

一、前言


小伙伴们好呀,我是 a n d u i n anduin anduin . 上篇文章我们总算把 C 语言的一些坑填完了,我们的 C++ 的知识点也相对入门了。而今天,我们将迎来 C++ 学习过程中的第一道难关:类和对象 。对于类和对象,我将分为 上、中、下 三部分。


今天是类和对象的第一部分,是入门篇,内容比较多,比较杂,有一定难度,所以小伙伴们打起精神,我们开始学习啦!



二、初识面向过程和面向对象


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而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。


两种思想的设计方式截然不同,例如设计简单外卖系统:


   面向过程:关注实现下单、接单、送餐等过程。体现到代码层面就是函数(方法),总体关注过程

   面向对象:关注实现类对象及类对象间的关系。用户,商家,骑手,以及他们之间的关系,提现到代码层面就是类的设计和类之间的关系


C++是基于面向对象的语言:它可以面向过程和面向对象混编,原因是 C++ 兼容 C ;但是对于 java 等纯面向对象语言:只有面向对象 。


两种思想的设计方式完全不同,而我个人认为其实面向对象的设计思想更加好,这些在我们之后的学习中就可以看出来。




三、类的引入和定义


C++ 中定义类有两个关键字 struct/class .


例如:

struct Stu
{
  char name[10];
  int age;
  int id;
};
class cl
{
  char id[10];
  char teacher[8];
  int tage;
};


C++ 兼容 C 中结构体的用法,同时 struct 在 C++ 中也升级成了类

在 C 中创建结构体局部变量,需要写成:

struct Stu s1;



但是升级为类之后,Stu 就直接变为类的名称,当定义局部变量时,可以写为 Stu s2 ;但是也可以像上面那么写,因为 C++ 是兼容 C 的。

struct Stu s1; // 兼容 c 
Stu s2; // 升级到类,Stu 为类名,也是类型



同样,对它们进行访问也没问题:

10a27e702bad2d865df7faabaa2ba9cd.png



C++中的 struct(类)和结构体不同的是:除了可以定义成员变量(变量)还可以成员函数(函数)成员函数可以访问成员变量但是如果成员函数中的形参和成员变量相同 ,就像这样:

struct Stu
{
  char name[10];
  int age;
  int id;
  void init(const char* name, int age, int id) {}
};


这样就分不清形参和成员变量,所以C++就会引入 ‘_’ 的定义变量名,以作区分 ;所以通常会写作:

struct Stu
{
  char _name[10];
  int _age;
  int _id;
  void init(const char* name, int age, int id) {}
};


这样就会更加清晰明了,一眼看出它们之间的关系。

在接下来讲解之前,我再说明一个点,由于C++是面向对象的,所以一般把定义的变量叫做对象 ,虽然变量也对,但是最好叫对象,之后我也都会这么讲。这时,我们简单写一个类,应用我们学的知识:

struct Stu
{
  char _name[10];
  int _age;
  int _id;
  void init(const char* name, int age, int id) 
  {
    strcpy(_name, name);
    _age = age;
    _id = id;
  }
  void print()
  {
    cout << _name << endl;
    cout << _age << endl;
    cout << _id << endl;
  }
};
int main()
{
  struct Stu s1;
  Stu s2;
  s1.init("anduin", 19, 1);
  s2.init("guldan", 20, 2);
  s1.print();
  s2.print();
  return 0;
}


c55ce123dfb2861eec706e6432269f0e.png





四、类的访问限定符及封装


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。


面向对象的三大特性:封装、继承、多态。


封装的特性:


  1. 在类中,类的数据和方法都放到一起
  2. 访问限定符


而访问限定符是封装的一个很厉害的特性,基于访问限定符,可以对 对象 进行 严格管控 ,所以我们先学一下它。


1、访问限定符


b73b11df3c9013291fa003b73d9fd304.png


访问限定符说明:


       public修饰的成员在类外可以 直接被访问


       protected 和 private 修饰的成员在类外不能直接被访问(它们类似,但本质不一样)


       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


       如果后面没有访问限定符,作用域就到 } 即类结束。


       class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)


       默认访问限定符,即不写时,类中的默认访问权限;一般在定义类时,建议明确定义访问限定符 ,不要用 class/struct的默认限定


访问限定符是约束外面的,对于类中,则没有限定,类里面可以全局访问。


1, 2 点:

2cfdd07713a61c9caaac5b4c52894e40.png


3, 4 点:

90b47991e49d9651f7ca0e47ec895052.png


框起来的部分均为 public

5 点:

7350a79d38aeb1fea545144024d1eeb9.png



2、封装


封装是一种更好的严格管理,不封装是一种自由管理。


封装就是让数据和方法揉搓在一起,进行 严格 的管理。对于 C 是不封装的,是一种较 松散 的管理。C++ 是将数据和方法封装到类里面,C 是数据和方法分离的(数据访问控制是自由的,不受限制的)。


那么C++ 如何进行严格管理?假设定义一个栈:

class Stack
{
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
public:
  void Init()
  {
    _a = nullptr;
    _top = _capacity;
  }
  void Push() {}
  void Pop() {}
  void Top() {}
};
int main()
{
    Stack st1;
    Stack st2;
    st1.Push();
    st2.Pop();
}


如果对于 C 语言,进行 取top 其实可以有两种方式,就像我们实现的 栈 一样(代码在链接中),也可以通过下标进行访问;也可以调用 top 接口放元素。但是这种松散的方式,若不清楚 Stack 本身的状况贸然使用 很容易出错 ,就比如博客中的 top 有两个位置,一不小心就会使用出错。


并且C语言只是推荐调用接口函数,不推荐自己操作,并没有起到强制性的管理作用:


   就好比都说“红灯停绿灯行”,这也是一种推荐,但是也会有人偏要做“孤勇者”,从而造成惨痛的结果,所以这里并不严格;如果硬是要强行访问结构,也没办法


但如果 C++ 将结构部分 定义成私有 ,方法定义成共有 ,进行严格管理,就不会出现之前的情况。

就比如:


private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;


这些是被 private 修饰,封装在类里面的,如果直接进行操作,即访问结构,就会报错,因为这时成员变量为私有,不让访问 。


而对于一些方法来说,可以通过 st.Push() / st.Top() 进行访问;用这些对象,调用相应的成员函数 ,不仅不要像之前一样 StackPush(&st1) 一样传参,并且由于成员函数就在类中,甚至连 StackPush 这样的函数名都不用写,因为这个类就是 Stack,对于成员函数直接写为 Push 即可 ;种种约定,让我们写代码十分舒适。


由此,我们总结一下,封装就是:


       数据和方法都封装到类里


       能访问定义成共有;不能访问定义成私有


好的,我给你用,不好的,直接锁死,不让你访问,这就是封装的好处 ,严格管控了。


   较严格的定义: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。



五、类的作用域


先举个例子,假设写一个栈,写两个文件:


Stack.h :

#pragma once
class Stack
{
public:
  void Init();
  void push(int x);
  // ... 
private:
  int* _a;
  int capacity;
  int _top;
};



Stack.cpp :


173b6c37345d3b2ed8bdc6e2bf493127.png


当跨文件访问时,报错了。这是因为类是由作用域的,类定义了一个新的作用域,类的所有成员都在类的作用域中


在类体外定义成员时,需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域:


1d341be1fc3667250e3a5f7498ed6001.png

相关文章
|
2天前
|
编译器 C语言 C++
类和对象的简述(c++篇)
类和对象的简述(c++篇)
|
1月前
|
C++ 芯片
【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。
68 19
|
1月前
|
存储 编译器 数据安全/隐私保护
【C++面向对象——类与对象】CPU类(头歌实践教学平台习题)【合集】
声明一个CPU类,包含等级(rank)、频率(frequency)、电压(voltage)等属性,以及两个公有成员函数run、stop。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。​ 相关知识 类的声明和使用。 类的声明和对象的声明。 构造函数和析构函数的执行。 一、类的声明和使用 1.类的声明基础 在C++中,类是创建对象的蓝图。类的声明定义了类的成员,包括数据成员(变量)和成员函数(方法)。一个简单的类声明示例如下: classMyClass{ public: int
50 13
|
1月前
|
编译器 数据安全/隐私保护 C++
【C++面向对象——继承与派生】派生类的应用(头歌实践教学平台习题)【合集】
本实验旨在学习类的继承关系、不同继承方式下的访问控制及利用虚基类解决二义性问题。主要内容包括: 1. **类的继承关系基础概念**:介绍继承的定义及声明派生类的语法。 2. **不同继承方式下对基类成员的访问控制**:详细说明`public`、`private`和`protected`继承方式对基类成员的访问权限影响。 3. **利用虚基类解决二义性问题**:解释多继承中可能出现的二义性及其解决方案——虚基类。 实验任务要求从`people`类派生出`student`、`teacher`、`graduate`和`TA`类,添加特定属性并测试这些类的功能。最终通过创建教师和助教实例,验证代码
50 5
|
1月前
|
存储 算法 搜索推荐
【C++面向对象——群体类和群体数据的组织】实现含排序功能的数组类(头歌实践教学平台习题)【合集】
1. **相关排序和查找算法的原理**:介绍直接插入排序、直接选择排序、冒泡排序和顺序查找的基本原理及其实现代码。 2. **C++ 类与成员函数的定义**:讲解如何定义`Array`类,包括类的声明和实现,以及成员函数的定义与调用。 3. **数组作为类的成员变量的处理**:探讨内存管理和正确访问数组元素的方法,确保在类中正确使用动态分配的数组。 4. **函数参数传递与返回值处理**:解释排序和查找函数的参数传递方式及返回值处理,确保函数功能正确实现。 通过掌握这些知识,可以顺利地将排序和查找算法封装到`Array`类中,并进行测试验证。编程要求是在右侧编辑器补充代码以实现三种排序算法
40 5
|
1月前
|
Serverless 编译器 C++
【C++面向对象——类的多态性与虚函数】计算图像面积(头歌实践教学平台习题)【合集】
本任务要求设计一个矩形类、圆形类和图形基类,计算并输出相应图形面积。相关知识点包括纯虚函数和抽象类的使用。 **目录:** - 任务描述 - 相关知识 - 纯虚函数 - 特点 - 使用场景 - 作用 - 注意事项 - 相关概念对比 - 抽象类的使用 - 定义与概念 - 使用场景 - 编程要求 - 测试说明 - 通关代码 - 测试结果 **任务概述:** 1. **图形基类(Shape)**:包含纯虚函数 `void PrintArea()`。 2. **矩形类(Rectangle)**:继承 Shape 类,重写 `Print
48 4
|
1月前
|
设计模式 IDE 编译器
【C++面向对象——类的多态性与虚函数】编写教学游戏:认识动物(头歌实践教学平台习题)【合集】
本项目旨在通过C++编程实现一个教学游戏,帮助小朋友认识动物。程序设计了一个动物园场景,包含Dog、Bird和Frog三种动物。每个动物都有move和shout行为,用于展示其特征。游戏随机挑选10个动物,前5个供学习,后5个用于测试。使用虚函数和多态实现不同动物的行为,确保代码灵活扩展。此外,通过typeid获取对象类型,并利用strstr辅助判断类型。相关头文件如&lt;string&gt;、&lt;cstdlib&gt;等确保程序正常运行。最终,根据小朋友的回答计算得分,提供互动学习体验。 - **任务描述**:编写教学游戏,随机挑选10个动物进行展示与测试。 - **类设计**:基类
32 3
|
3月前
|
存储 编译器 C语言
【c++丨STL】string类的使用
本文介绍了C++中`string`类的基本概念及其主要接口。`string`类在C++标准库中扮演着重要角色,它提供了比C语言中字符串处理函数更丰富、安全和便捷的功能。文章详细讲解了`string`类的构造函数、赋值运算符、容量管理接口、元素访问及遍历方法、字符串修改操作、字符串运算接口、常量成员和非成员函数等内容。通过实例演示了如何使用这些接口进行字符串的创建、修改、查找和比较等操作,帮助读者更好地理解和掌握`string`类的应用。
89 2
|
3月前
|
存储 编译器 C++
【c++】类和对象(下)(取地址运算符重载、深究构造函数、类型转换、static修饰成员、友元、内部类、匿名对象)
本文介绍了C++中类和对象的高级特性,包括取地址运算符重载、构造函数的初始化列表、类型转换、static修饰成员、友元、内部类及匿名对象等内容。文章详细解释了每个概念的使用方法和注意事项,帮助读者深入了解C++面向对象编程的核心机制。
156 5
|
3月前
|
存储 编译器 C++
【c++】类和对象(中)(构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载)
本文深入探讨了C++类的默认成员函数,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数和赋值重载。构造函数用于对象的初始化,析构函数用于对象销毁时的资源清理,拷贝构造函数用于对象的拷贝,赋值重载用于已存在对象的赋值。文章详细介绍了每个函数的特点、使用方法及注意事项,并提供了代码示例。这些默认成员函数确保了资源的正确管理和对象状态的维护。
170 4