C++之类(Class),对象(Object)以及实例(Instance)的关系


面向对象最重要的概念就是类(Class)和实例(Instance),必须牢记类是抽象的模板,而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”。

从其定义来看,对象是指一个能完成特定操作,具有特定属性的实体(Component);类是具有相同属性对象的集合(Group of Objects)。实例则往往被理解为一个对象的具体化。

C++中的类(Class)可以看做C语言中结构体(Struct)的升级版。结构体是一种构造类型,可以包含若干成员变量,每个成员变量的类型可以不同;可以通过结构体来定义结构体变量,每个变量拥有相同的性质。

例如C语言结构体:

#include <stdio.h>

//定义结构体 Student
struct Student{
    //结构体包含的成员变量
    char *name;
    int age;
    float score;
};
//显示结构体的成员变量
void display(struct Student stu){
    printf("%s的年龄是 %d,成绩是 %f\n", stu.name, stu.age, stu.score);
}

int main(){
    struct Student stu1;
    //为结构体的成员变量赋值
    stu1.name = "小明";
    stu1.age = 15;
    stu1.score = 92.5;
    //调用函数
    display(stu1);

    return 0;
}

C++中的类也是一种构造类型,但是进行了一些扩展,类的成员不但可以是变量,还可以是函数;通过类定义出来的变量也有特定的称呼,叫做“对象”。

例如C++类和对象:

#include <stdio.h>

//通过class关键字定义类
class Student{
public:
    //类包含的变量
    char *name;
    int age;
    float score;
    //类包含的函数
    void say(){
        printf("%s的年龄是 %d,成绩是 %f\n", name, age, score);
    }
};

int main(){
    //通过类来定义变量,即创建对象
    class Student stu1;  //也可以省略关键字class
    //为类的成员变量赋值
    stu1.name = "小明";
    stu1.age = 15;
    stu1.score = 92.5f;
    //调用类的成员函数
    stu1.say();

    return 0;
}

上面两个程序运行结果相同。

class 和 public 都是C++中的关键字

C语言中的 struct 只能包含变量,而C++中的 class 除了可以包含变量,还可以包含函数。display() 是用来处理成员变量的函数,在C语言中,我们将它放在了 struct Student 外面,它和成员变量是分离的;而在C++中,我们将它放在了 class Student 内部,使它和成员变量聚集在一起,看起来更像一个整体。【函数名:display 功能:显示输出函数 用法:void display()】

结构体和类都可以看做一种由用户自己定义的复杂数据类型,在C语言中可以通过结构体名来定义变量,在C++中可以通过类名来定义变量。不同的是,通过结构体定义出来的变量还是叫变量,而通过类定义出来的变量有了新的名称,叫做对象(Object)。

在第二段代码中,我们先通过 class 关键字定义了一个类 Student,然后又通过 Student 类创建了一个对象 stu1。变量和函数都是类的成员,创建对象后就可以通过点号.来使用它们。

可以将类比喻成图纸,对象比喻成零件,图纸说明了零件的参数(成员变量)及其承担的任务(成员函数);一张图纸可以生产出多个具有相同性质的零件,不同图纸可以生产不同类型的零件。

类只是一张图纸,起到说明的作用,不占用内存空间;对象才是具体的零件,要有地方来存放,才会占用内存空间。

在C++中,通过类名就可以创建对象,即将图纸生产成零件,这个过程叫做类的实例化,因此也称对象是类的一个实例(Instance)。

有些资料也将类的成员变量称为属性(Property),将类的成员函数称为方法(Method)。

在C语言中,我们会把重复使用或具有某项功能的代码封装成一个函数,将拥有相关功能的多个函数放在一个源文件,再提供一个对应的头文件,这就是一个模块。使用模块时,引入对应的头文件就可以。

而在C++中,多了一层封装,就是类(Class)。类由一组相关联的函数、变量组成,你可以将一个类或多个类放在一个源文件,使用时引入对应的类就可以。下面是C和C++项目组织方式的对比:

                                          图1:C语言中项目的组织方式

                                    图2:C++语言中项目的组织方式


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