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前言

        这篇文章主要主要介绍了c++类和对象的前半部分内容，包含类的声明，定义，对象的创建和销毁，成员的访问和控制，类的封装性。

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 类的介绍

     c++ 在 C 语言的基础上增加了面向对象编程，C++ 支持面向对象程序设计。类是 C++ 的核心特性，通常被称为用户定义的类型。

         类用于指定对象的形式，是一种用户自定义的数据类型，它是一种封装了数据和函数的组合。类中的数据称为成员变量，函数称为成员函数。类可以被看作是一种模板，可以用来创建具有相同属性和行为的多个对象。

一、类的声明

1、类名

        类的声明通常包括类名和它的成员列表，但不包括成员函数的实际代码。类声明的基本语法如下：

          class 类名;

       这种声明被称为前向声明，它是必须的，尤其是当类A中用到了类B，而类B的声明出现在类A的后面时。前向声明只能作为指针或引用，不能定义类的对象，也就不能调用对象中的方法。

2、成员变量

        成员变量（也称为属性或字段）是类中用于存储数据的变量。成员变量可以是任何数据类型，例如整数、浮点数、字符、字符串、甚至是其他对象。

class Person {int age;      // 整数类型的成员变量std::string name; // 字符串类型的成员变量
};

3、成员函数

       成员函数（也称为方法）是类中用于定义对象行为的函数。成员函数可以访问类的成员变量，并且可以对它们进行操作。

class Person {int age;std::string name;public:void setName(const std::string& newName) {name = newName;}std::string getName() const {return name;}
};

4、访问权限

      访问权限定义了类成员（包括成员变量和成员函数）的可见性。常见的访问权限有三种：`public`、`protected` 和 `private`。

public：成员在任何地方都可以访问。
protected：成员只能在类内部和派生类中访问。
private：成员只能在类内部访问。

class Person {
private:int age;std::string name;public:void setName(const std::string& newName) {name = newName;}std::string getName() const {return name;}protected:// 保护成员// ...private:// 私有成员// ...
};

二、类的定义

     定义一个类需要使用关键字 class，然后指定类的名称，并类的主体是包含在一对花括号中，主体包含类的成员变量和成员函数。

定义一个类，本质上是定义一个数据类型的蓝图，它定义了类的对象包括了什么，以及可以在这个对象上执行哪些操作。

      以下实例我们使用关键字 class 定义 Box 数据类型，包含了三个成员变量 length、breadth 和 height：

class Box
{public:double length;   // 盒子的长度double breadth;  // 盒子的宽度double height;   // 盒子的高度
};

       关键字 public 确定了类成员的访问属性。在类对象作用域内，公共成员在类的外部是可访问的。也可以指定类的成员为 private 或 protected，这个我们稍后会进行讲解。

2.1 成员变量的初始化

在C++中，成员变量可以在构造函数中初始化，或者使用初始化列表来初始化。

class Person {
private:int age;std::string name;public:// 构造函数Person(int initialAge, const std::string& initialName): age(initialAge), name(initialName) {}// 其他成员函数// ...
};

 

 2.2 成员函数的实现

       成员函数通常声明在类的声明中，但可以在类的外部实现。如果在类声明中直接实现了成员函数（称为内联函数），则该函数的定义也会出现在类声明中。

#include <iostream>
#include <string>class Person {
private:int age;std::string name;public:Person(int initialAge, const std::string& initialName): age(initialAge), name(initialName) {}void setName(const std::string& newName) {name = newName;}std::string getName() const {return name;}void display() const {std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;}
};int main() {Person person(25, "John Doe");person.display();return 0;
}

         在这个例子中，`Person` 类有一个构造函数，用于初始化 `age` 和 `name` 成员变量。成员函数 `setName` 和 `getName` 用于设置和获取 `name` 成员变量的值。成员函数 `display` 用于打印 `Person` 对象的信息。

三、对象的创建和销毁

3.1 默认构造函数：

       默认构造函数是一个类的特殊成员函数，当对象被创建时自动调用的函数。它没有任何参数，用于初始化对象的成员变量。如果一个类没有显式定义默认构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。

下面是一个默认构造函数的代码示例：

#include <iostream>class MyClass {
public:MyClass() {std::cout << "Default constructor called" << std::endl;}
};int main() {MyClass obj;return 0;
}

       在这个示例中，MyClass类有一个默认构造函数。默认构造函数没有任何参数，并在创建对象时被调用。在main函数中，我们创建了一个MyClass对象obj，并输出了一条消息来验证默认构造函数被调用。

#include <iostream>class MyClass {
public:MyClass() {std::cout << "Default constructor called" << std::endl;}
};int main() {MyClass obj;return 0;
}

      在这个示例中，MyClass类有一个默认构造函数。默认构造函数没有任何参数，并在创建对象时被调用。在main函数中，我们创建了一个MyClass对象obj，并输出了一条消息来验证默认构造函数被调用。

3.2 析构函数：

      析构函数是一个类的特殊成员函数，用于在对象销毁时自动调用。它的名称与类名相同，但前面加上一个波浪号（~）。析构函数主要用来清理对象所占用的资源，如释放内存、关闭文件等。

       析构函数没有参数，也没有返回值。当对象的作用域结束、程序执行完毕、delete运算符用于释放动态分配的对象内存时，析构函数会被自动调用。

比如在下面这个栈中：

3.3拷贝构造函数：

拷贝构造函数是一个特殊的构造函数，用于创建一个新的对象，该对象的内容是已有对象的一个副本，形式：（ClassName(const ClassName& obj)）;
 

       拷贝构造函数可以自定义实现，或者使用编译器自动生成的默认拷贝构造函数（当类没有显式定义拷贝构造函数时，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数，该函数执行的是浅拷贝）。如果类中存在指针或其他资源，通常需要自定义拷贝构造函数，实现深拷贝。

代码示例：

class MyClass {
public:MyClass(); // 构造函数MyClass(const MyClass& obj); // 拷贝构造函数// 其他成员函数和成员变量private:int data;
};MyClass::MyClass() {// 构造函数的实现
}MyClass::MyClass(const MyClass& obj) {// 拷贝构造函数的实现data = obj.data; // 执行深拷贝操作
}

3.4 对象的实例化：

      在程序中创建一个对象称为对象的实例化。对象的实例化可以通过调用类的构造函数来完成。构造函数负责为对象的成员变量分配内存并进行初始化，从而创建对象的实例。

3.5 对象的销毁：

      当对象不再被使用时，它会被销毁。对象的销毁可以通过调用类的析构函数来完成。析构函数主要用来释放对象占用的资源，清理对象的操作。对象销毁的时机通常是在对象超出其作用域、程序结束或者手动调用delete等情况下。

四、成员访问控制

4.1 公有成员：

      公有成员是指在类中声明为public的成员。公有成员可以被任何地方的代码访问，包括类的内部和外部。这意味着其他类和对象可以直接访问和修改公有成员。

在这张图片中public:后面的就是公有成员，其他类和对象可以直接访问和修改。

4.2 私有成员：

      私有成员是指在类中声明为private的成员。私有成员只能被同一个类的其他成员函数访问，不能被类的外部代码访问。私有成员用于实现类的封装，隐藏类的内部细节。

4.3 保护成员：

       保护成员是指在类中声明为protected的成员。保护成员可以被同一个类的其他成员函数和派生类的成员函数访问，但不能被类的外部代码访问。保护成员提供了一种在继承关系中，子类可以访问父类的成员，但其他类不能访问的机制。

#include <iostream>class Base {
protected:int protectedData;public:Base() : protectedData(0) {}void printProtectedData() {std::cout << "Protected Data: " << protectedData << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void setProtectedData(int newData) {protectedData = newData;}
};int main() {Derived derivedObj;derivedObj.setProtectedData(10);derivedObj.printProtectedData();return 0;
}

      在这个例子中，Base 类中的 protectedData 是一个保护成员变量，只能在派生类中访问。Derived 类继承自 Base 类，并可以访问和修改 protectedData。

      在 main 函数中，我们创建了一个 Derived 类的对象 derivedObj，并使用 setProtectedData 函数将 protectedData 设置为 10。然后，我们调用 printProtectedData 函数来输出 protectedData 的值。

       由于 protectedData 是一个保护成员变量，它不能在类的外部直接访问。只有派生类中的成员函数才能直接访问和修改它。因此，这个例子演示了如何使用保护成员来限制对类成员的访问。

五、类的封装性

5.1 封装的概念

        封装是面向对象编程中的一种基本原则，它指的是将数据和处理数据的代码包装在一起，形成一个独立的单元。这个单元称为类。

5.2 封装的好处
封装有以下几个好处：

1. 数据隐藏：

      封装可以隐藏对象的内部细节，只暴露出必要的接口给外部使用。这样可以防止外部代码直接访问对象的内部数据，提高了安全性和稳定性。

2. 代码复用：

       封装将相关的数据和方法组织在一起，形成一个独立的类。这样可以方便地复用代码，提高开发效率。

3. 模块化设计：

       封装让程序可以按照模块化的方式设计和构建。每个类都代表一个独立的模块，可以独立地开发、测试和维护。

4. 简化调用：

        封装可以把复杂的逻辑处理封装在类的内部，对外提供简单的接口。这样使用者不需要了解内部的复杂实现，只需要调用接口即可。

5. 可维护性：

       封装可以让代码更加可维护。因为内部数据和实现细节被封装起来，当需要修改时，只需要修改封装的类即可，不影响其他部分。

封装提供了一种清晰、安全、简洁和可维护的编程方式，使得面向对象编程更加灵活和高效。

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总结

以上就是类和对象的前半部分，后续我会带来更多实用的内容，感兴趣的可以点个赞支持一下！