类Class(一)：class

 

 

类(classes)是数据结构(structures)的一个扩展概念。类(class)是一种将数据和函数组织在同一个结构里的逻辑方法。其功能与C语言中的 struct 类似，不同之处是 class 可以包含函数， struct 只能包含数据元素。定义类的关键字为 class 或关键字 struct 。

 

　　　　class class_name{

　　　　  access_specifier_1:

　　　　　　member_1;

　　　　  access_specifier_2:

　　　　　　member_2;

　　　　  ...

　　　　}object_names;

 

其中 class_name 是类的名称 (用户自定义的类型) ，而可选项object_names 是这个类的一个或多个对象(object)标识。Class 的声明体中包含成员 members，成员可以是数据或函数定义，同时也可以包括访问说明符(access specifier)或允许范围标志(permission labels)，范围标志可以是以下三个关键字中任意一个：private:, public: 或 protected:。它们分别代表以下含义：

 

• private ：class 的 private 成员，只有同一个 class 的其他成员或该 class 的“friend” class可以访问这些成员。
• protected ：class 的protected成员，只有同一个class 的其他成员，或该 class 的“friend” class，或该 class 的子类(derived classes) 可以访问这些成员。
• public ：class 的 public 成员，该类的对象(object)无论在哪都可以访问这些成员。

 

如果我们在定义一个 class 成员的时候没有声明其允许范围，这些成员将被默认为 private 范围。例如：

 

　　　　class Rectangle{

　　　　　　int width, height;

　　　　  public :

　　　　　　void set_values(int, int);

　　　　　　int area(void);

　　　　}rect;

 

上面例子定义了一个class Rectangle 和该 class 类型的对象变量 rect 。这个class 有4个成员：两个整型变量 (width 和 height) ，在private 部分 (因为private 是默认的允许范围)；以及两个函数， 在 public 部分：set_values() 和 area()，这里只包含了函数的原型(prototype)。

注意 class名称与对象(object)名称的不同：在上面的例子中，Rectangle 是class 名称 (即用户定义的类型名称)，而rect 是一个 Rectangle 类型的对象名称。它们的区别就像下面例子中类型名 int和 变量名a 的区别一样：

 

　　　　int a;

 

int 是class名称 (类型名) ，而a 是对象名 object name (变量)。

在程序中，我们可以通过使用在对象名和成员名称之间加一点“.”(dot) (同使用C structs一样)，来引用对象rect 的任何public成员，就像它们只是一般的函数或变量。例如：

 

　　　　rect.set_values(2,3);

　　　　myarea = rect.area();

 

但我们不能够引用 width 或 height ，因为它们是该 class 的 private 成员，它们只能够在该 class 的其它成员中被引用。下面是关于class Rectangle的例子：

 

#include <iostream> using namespace std; class Rectangle { int width, height; public: void set_values (int, int); int area() {return width*height;} }; void Rectangle::set_values (int x, int y) { width = x; height = y; } int main () { Rectangle rect; rect.set_values (3,4); cout << "area: " << rect.area(); return 0; }

area: 12

 

上面代码中新的东西是在定义函数set_values()时使用的范围操作符(双冒号:: )。它是用来在一个 class 之外定义该 class 的成员。注意，我们在Rectangle class 内部已经定义了函数 area() 的具体操作，因为这个函数非常简单。而对函数 set_values() ，在 class 内部只是定义了它的原型(prototype)，而其实现是在 class 之外定义的。这种在 class 之外定义其成员的情况必须使用范围操作符::。

范围操作符 (::) 声明了被定义的成员所属的 class 名称，并赋予被定义成员适当的范围属性，这些范围属性与在 class 内部定义成员的属性是一样的。例如，在上面的例子中，我们在函数 set_values() 中引用了private 变量 width 和 height，这些变量只有在 class 内部和它的成员中才是可见的。

在 class 内部直接定义完整的函数，和只定义函数的原型而把具体实现放在class外部的唯一区别在于，在第一种情况中，编译器(compiler) 会自动将函数作为inline(参考inline的小知识) 考虑，而在第二种情况下，函数只是一般的class成员函数。在行为上相同，但在编译器优化的可能性上不同。

我们把 width 和 height 定义为 private 成员 (记住，如果没有特殊声明，所有 class 的成员均默认为 private )，原因是我们已经定义了一个设置这些变量值的函数 (set_values()) ，这样一来，在程序的其它地方就没有办法直接访问它们。也许在一个这样简单的例子中，你无法看到这样保护两个变量有什么意义，但在比较复杂的程序中，这是非常重要的，因为它使得变量不会被意外修改 （主要指的是从object的角度来讲的意外）。

类 class 的一个最重要的属性是，它是一个类型(type)，因此我们可以用它来定义多个不同对象(object)。例如，接着上面class Rectangle的例子，除了对象rect之外，我们还可以定义对象rectb ：

 

#include <iostream> using namespace std; class Rectangle { int width, height; public: void set_values (int, int); int area () {return width*height;} }; void Rectangle::set_values (int x, int y) { width = x; height = y; } int main () { Rectangle rect, rectb; rect.set_values (3,4); rectb.set_values (5,6); cout << "rect area: " << rect.area() << endl; cout << "rectb area: " << rectb.area() << endl; return 0; }

rect area: 12 rectb area: 30

 

注意: 调用函数 rect.area() 与调用 rectb.area()所得到的结果是不一样的。这是因为每一个 class Rectangle 的对象都拥有它自己的变量 width 和 height，以及它自己的函数set_values() 和 area()。

这是基于对象( object) 和 面向对象编程 (object-oriented programming)的概念的。这个概念中，数据和函数是对象(object)的属性(properties)，而不是像以前在结构化编程 (structured programming) 中所认为的对象(object)是函数参数。我们在以后的内容里慢慢讨论面向对象的好处。

在这个具体的例子中，我们讨论的 class (object的类型)是 Rectangle，有两个实例(instance)，或称对象(object)：rect 和 rectb，每一个有它自己的成员变量和成员函数。