c++面向對象 —— 類和對象


類和對象

類用於指定對象的形式,它包含了數據表示法和用於處理數據的方法。類中的數據和方法稱為類的成員。函數在一個類中被稱為類的成員。

一、類定義

實際上並沒有定義任何數據,但它定義了類的名稱意味着什么,也就是說,它定義了類的對象包括了什么,以及可以在這個對象上執行哪些操作

類定義是以關鍵字 class 開頭,后跟類的名稱。類的主體是包含在一對花括號中。類定義后必須跟着一個分號或一個聲明列表。

class Box
{
   public:
      double length;   // 盒子的長度
      double breadth;  // 盒子的寬度
      double height;   // 盒子的高度
};

關鍵字 public 確定了類成員的訪問屬性。在類對象作用域內,公共成員在類的外部是可訪問的。您也可以指定類的成員為 private 或 protected

 

 

 二、定義c++對象

對象是根據類來創建的。聲明類的對象,就像聲明基本類型的變量一樣

Box Box1;          // 聲明 Box1,類型為 Box
Box Box2;          // 聲明 Box2,類型為 Box

對象 Box1 和 Box2 都有它們各自的數據成員。

 

三、訪問數據成員

使用直接成員訪問運算符 (.) 來訪問

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
      double length;   // 長度
      double breadth;  // 寬度
      double height;   // 高度
};
 
int main( )
{
   Box Box1;        // 聲明 Box1,類型為 Box
   Box Box2;        // 聲明 Box2,類型為 Box
   double volume = 0.0;     // 用於存儲體積
 
   // box 1 詳述
   Box1.height = 5.0; 
   Box1.length = 6.0; 
   Box1.breadth = 7.0;
 
   // box 2 詳述
   Box2.height = 10.0;
   Box2.length = 12.0;
   Box2.breadth = 13.0;
 
   // box 1 的體積
   volume = Box1.height * Box1.length * Box1.breadth;
   cout << "Box1 的體積:" << volume <<endl;
 
   // box 2 的體積
   volume = Box2.height * Box2.length * Box2.breadth;
   cout << "Box2 的體積:" << volume <<endl;
   return 0;
}

 

結果:

Box1 的體積:210
Box2 的體積:1560

 

 

私有的成員和受保護的成員不能使用直接成員訪問運算符 (.) 來直接訪

 

四、類對象詳解

類成員函數 類的成員函數是指那些把定義和原型寫在類定義內部的函數,就像類定義中的其他變量一樣。
類訪問修飾符 類成員可以被定義為 public、private 或 protected。默認情況下是定義為 private。
構造函數 & 析構函數 類的構造函數是一種特殊的函數,在創建一個新的對象時調用。類的析構函數也是一種特殊的函數,在刪除所創建的對象時調用。
C++ 拷貝構造函數 拷貝構造函數,是一種特殊的構造函數,它在創建對象時,是使用同一類中之前創建的對象來初始化新創建的對象。
C++ 友元函數 友元函數可以訪問類的 private 和 protected 成員。
C++ 內聯函數 通過內聯函數,編譯器試圖在調用函數的地方擴展函數體中的代碼。
C++ 中的 this 指針 每個對象都有一個特殊的指針 this,它指向對象本身。
C++ 中指向類的指針 指向類的指針方式如同指向結構的指針。實際上,類可以看成是一個帶有函數的結構。
C++ 類的靜態成員 類的數據成員和函數成員都可以被聲明為靜態的。

 

補充:

1.  this指針的理解

 

 

 2在類的外面,其實也可以用指針訪問類內部的私有成員

#include <iostream>
using namespace std;

class a    // 定義了類a
{
    long a0;   // 定義私有成員 a0
    public:
    a(long b)
    {
        a0=b;
    }
    void geta()
    {
        cout<<a0<<endl;
    }
};
int main()
{
    a b(5);          // 定義對象b,並給 b 中的 a0 賦初值
    long *p;
    p=(long*)&b;     // 令指針 p 指向 b 中前 4 個字節,在這里相當於指向 a0
    b.geta();        // 用內部函數訪問 a0
    cout<<*p<<endl;  // 在外部直接訪問 a0
    *p=8;            // 在外部改變 a0 的值
    b.geta();        // 輸出改變后的結果
    cout<<*p<<endl;
    return 0;
}

 

 使用這種方法雖然可以用於基於類的多態原則的一些程序開發,但違反了類的封裝原則,在使用指針的類中也極不安全,所以不建議使用

 

 

 

3.

C++ 中的 struct 對 C 中的 struct 進行了擴充,它已經不再只是一個包含不同數據類型的數據結構了,它已經獲取了太多的功能。

struct 能包含成員函數嗎? 能!

struct 能繼承嗎? 能!!

struct 能實現多態嗎? 能!!!

既然這些它都能實現,那 struct 和 class 還能有什么區別?

最本質的一個區別就是默認的訪問控制,體現在兩個方面:

1)默認的繼承訪問權限。struct是public的,class是private的。

你可以寫如下的代碼:

struct A
{
    char a;
};
struct B : A
{
    char b;
};

這個時候 B 是 public 繼承 A 的。

如果都將上面的 struct 改成 class,那么 B 是 private 繼承 A 的。這就是默認的繼承訪問權限。

所以我們在平時寫類繼承的時候,通常會這樣寫:

struct B : public A

 

就是為了指明是 public 繼承,而不是用默認的 private 繼承。

當然,到底默認是 public 繼承還是 private 繼承,取決於子類而不是基類。

我的意思是,struct 可以繼承 class,同樣 class 也可以繼承 struct,那么默認的繼承訪問權限是看子類到底是用的 struct 還是 class。如下:

struct A{}; 
class B : A{}; //private繼承
struct C : B{}; //public繼承

2)struct 作為數據結構的實現體,它默認的數據訪問控制是 public 的,而 class 作為對象的實現體,它默認的成員變量訪問控制是 private 的。

注意我上面的用詞,我依舊強調 struct 是一種數據結構的實現體,雖然它是可以像 class 一樣的用。我依舊將 struct 里的變量叫數據,class 內的變量叫成員,雖然它們並無區別。

其實,到底是用 struct 還是 class,完全看個人的喜好,你可以將你程序里所有的 class 全部替換成 struct,它依舊可以很正常的運行。但我給出的最好建議,還是:當你覺得你要做的更像是一種數據結構的話,那么用 struct,如果你要做的更像是一種對象的話,那么用 class。

當然,我在這里還要強調一點的就是,對於訪問控制,應該在程序里明確的指出,而不是依靠默認,這是一個良好的習慣,也讓你的代碼更具可讀性。

說到這里,很多了解的人或許都認為這個話題可以結束了,因為他們知道 struct 和 class 的“唯一”區別就是訪問控制。很多文獻上也確實只提到這一個區別。

但我上面卻沒有用“唯一”,而是說的“最本質”,那是因為,它們確實還有另一個區別,雖然那個區別我們平時可能很少涉及。那就是:“class” 這個關鍵字還用於定義模板參數,就像 “typename”。但關鍵字 “struct” 不用於定義模板參數。這一點在 Stanley B.Lippman 寫的 Inside the C++ Object Model 有過說明。

問題討論到這里,基本上應該可以結束了。但有人曾說過,他還發現過其他的“區別”,那么,讓我們來看看,這到底是不是又一個區別。還是上面所說的,C++ 中的 struct 是對 C 中的 struct 的擴充,既然是擴充,那么它就要兼容過去 C 中 struct 應有的所有特性。例如你可以這樣寫:

struct A //定義一個struct
{
    char c1;
    int n2;
    double db3;
};
A a={'p',7,3.1415926}; //定義時直接賦值

也就是說 struct 可以在定義的時候用 {} 賦初值。那么問題來了,class 行不行呢?將上面的 struct 改成 class,試試看。報錯!噢~於是那人跳出來說,他又找到了一個區別。我們仔細看看,這真的又是一個區別嗎?

你試着向上面的 struct 中加入一個構造函數(或虛函數),你會發現什么?

對,struct 也不能用 {} 賦初值了。

的確,以 {} 的方式來賦初值,只是用一個初始化列表來對數據進行按順序的初始化,如上面如果寫成 A a={'p',7}; 則 c1,n2 被初始化,而 db3 沒有。這樣簡單的 copy 操作,只能發生在簡單的數據結構上,而不應該放在對象上。加入一個構造函數或是一個虛函數會使 struct 更體現出一種對象的特性,而使此{}操作不再有效。

事實上,是因為加入這樣的函數,使得類的內部結構發生了變化。而加入一個普通的成員函數呢?你會發現{}依舊可用。其實你可以將普通的函數理解成對數據結構的一種算法,這並不打破它數據結構的特性。

那么,看到這里,我們發現即使是 struct 想用 {} 來賦初值,它也必須滿足很多的約束條件,這些條件實際上就是讓 struct 更體現出一種數據機構而不是類的特性。

那為什么我們在上面僅僅將 struct 改成 class,{} 就不能用了呢?

其實問題恰巧是我們之前所講的——訪問控制!你看看,我們忘記了什么?對,將 struct 改成 class 的時候,訪問控制由 public 變為 private 了,那當然就不能用 {} 來賦初值了。加上一個 public,你會發現,class 也是能用 {} 的,和 struct 毫無區別!!!

做個總結,從上面的區別,我們可以看出,struct 更適合看成是一個數據結構的實現體,class 更適合看成是一個對象的實現體。

 


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