【C++核心编程(二)】
一、类和对象
C++面向对象的三大特性为:封装、继承、多态。
C++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为。
例如:
人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重...，行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌...
车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯...,行为有载人、放音乐、放空调...
具有相同性质的对象，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类 。
1.1、封装
1.1.1、封装的意义
封装是C++面向对象三大特性之一。
封装的意义:
·将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物。
·将属性和行为加以权限控制。
封装意义一:
在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物。
语法:class 类名{访问权限: 属性 / 行为 };
示例1: 设计一个圆类，求圆的周长:
//圆周率
const double PI = 3.14;
//设计一个圆类,来求圆的周长
//圆周长公式:2 * PI * 半径
//class代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类名
class Circle
{
//访问权限
public://公共权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
double calculateZC()//获取圆的周长
{
return 2 * PI * m_r;
}
};
int main()
{
//通过圆类来创建一个具体的圆(对象)
//实例化 - 通过一个类创建一个对象的过程
Circle c1;
//给圆对象的属性进行赋值
c1.m_r = 10;
cout << "圆的周长为:" << c1.calculateZC() << endl;
system("pause");
return 0;
}
示例2:设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号:
//设计学生类
class Student
{
public:
//类中的属性和行为我们统一称为成员
//属性 - 成员属性/成员变量
//行为 - 成员函数/成员方法
string m_Name;//姓名
int m_Id;//学号
void showStudent()
{
cout << m_Name << "的学号是:" << m_Id << endl;
}
//给姓名赋值(利用行为给属性赋值)
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
void setId(int id)
{
m_Id = id;
}
};
int main()
{
//创建一个具体的学生 - 实例化对象
Student s1;
s1.m_Name = "张三";
s1.m_Id = 2018040111;
s1.showStudent();
Student s2;
//s2.m_Name = "李四";
s2.setName("李四");
//s2.m_Id = 2018040112;
s2.setId(2018040112);
s2.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
封装意义二:
类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制。
访问权限有三种:
① public:公共权限
② protected:保护权限
③private:私有权限
//三种访问权限
//public(公共权限) - 成员类内可以访问、类外也可以访问
//protected(保护权限) - 成员类内可以访问、类外不可以访问
//private(私有权限) - 成员类内可以访问、类外不可以访问
class Person
{
public:
//公共权限
string m_Name;//姓名
protected:
//保护权限
string m_Car;//汽车
private:
int m_Passward;//银行卡密码
public:
void func()
{
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Passward = 123456;
}
};
int main()
{
//实例化具体对象
Person p1;
p1.m_Name = "李四";
//p1.m_Car = "奔驰";//保护权限内容,在类外访问不到
//p1.m_Passward = 132654;//私有权限内容,在类外访问不到
system("pause");
return 0;
}
1.1.2、struct和class区别
在C++中struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同。
区别:
·struct 默认权限为公共
·class 默认权限为私有
//class默认权限是private私有
class C1
{
int m_A;
};
//struct默认权限是public公共
struct C2
{
int m_A;
};
int main()
{
C1 c1;
//c1.m_A = 100;
C2 c2;
c2.m_A = 100;
system("pause");
return 0;
}
1.1.3、 成员属性设置为私有
优点1: 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限。
优点2:对于写权限，我们可以检测数据的有效性。
class Person
{
private:
string m_Name;//姓名 - 可读可写
int m_Age = 18;//年龄 - 只读 -> 也可以写(年龄在0 - 150之间)
string m_Idol;//偶像 - 只写
public:
//设置姓名
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
//获取姓名
string getName()
{
return m_Name;
}
//获取年龄
int getAge()
{
return m_Age;
}
//设置年龄(0 - 150)
void setAge(int age)
{
if (age < 0 || age > 150)
{
cout << "年龄输入有误,赋值失败!" << endl;
return;
}
m_Age = age;
}
//设置偶像
void setIdol(string Idol)
{
m_Idol = Idol;
}
};
int main()
{
Person p;
p.setName("张三");
p.setIdol("坤坤");
cout << "姓名:" << p.getName() << " 年龄:" << p.getAge() << endl;
system("pause");
return 0;
}练习案例1: 设计立方体类
设计立方体类(Cube)
求出立方体的面积和体积
分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。
//立方体类设计
//1.创建立方体类
class Cube
{
//2.设计属性
private:
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
//3.设计行为 - 获取立方体面积和体积
public:
//设置长
void setL(int l)
{
m_L = l;
}
//获取长
int getL()
{
return m_L;
}
//设置宽
void setW(int w)
{
m_W = w;
}
//获取宽
int getW()
{
return m_W;
}
//设置高
void setH(int h)
{
m_H = h;
}
//获取高
int getH()
{
return m_H;
}
//获取立方体面积
int calculateS()
{
return 2 * m_L * m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;
}
//获取立方体体积
int calculateV()
{
return m_L * m_W * m_H;
}
//4.分别利用全局函数和成员函数,判断两个立方体是否相等
bool isSameByClass(Cube& c)
{
if (m_L == c.getL() && m_H == c.getH() && m_W == c.getW())
{
return true;
}
return false;
}
};
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool isSame(Cube& c1, Cube& c2)
{
if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getH() == c2.getH() && c1.getW() == c2.getW())
{
return true;
}
return false;
}
int main()
{
//创建立方体对象
Cube c1;
c1.setL(10);
c1.setH(10);
c1.setW(10);
cout << "c1的面积:" << c1.calculateS() << endl;
cout << "c1的体积:" << c1.calculateV() << endl;
//创建第二个立方体对象
Cube c2;
c2.setL(10);
c2.setH(10);
c2.setW(10);
//利用全局函数判断
bool ret = isSame(c1, c2);
if (ret)
{
cout << "全局函数判断两个立方体相等!" << endl;
}
else
{
cout << "全局函数判断两个立方体不相等!" << endl;
}
//利用成员函数判断
ret = c2.isSameByClass(c1);
if (ret)
{
cout << "成员函数判断两个立方体相等!" << endl;
}
else
{
cout << "成员函数判断两个立方体不相等!" << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
练习案例2: 点和圆的关系
设计一个圆形类 (Circle) ，和一个点类 (Point) ，计算点和圆的关系。
//点和圆关系案例
//点类
class Point
{
private:
int m_X;
int m_Y;
public:
//设置X
void setX(int x)
{
m_X = x;
}
//获取X
int getX()
{
return m_X;
}
//设置Y
void setY(int y)
{
m_Y = y;
}
//获取Y
int getY()
{
return m_Y;
}
};
//圆类
class Circle
{
private:
int m_R;//半径
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员
Point m_Center;//圆心
public:
//设置半径
void setR(int r)
{
m_R = r;
}
//获取半径
int getR()
{
return m_R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter()
{
return m_Center;
}
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
//计算两点之间距离的平方
int distance =
(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX())
+ (c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());
//计算半径的平方
int rDistance = c.getR() * c.getR();
//判断关系
if (distance == rDistance)
{
cout << "点在圆上!" << endl;
}
else if (distance > rDistance)
{
cout << "点在圆外!" << endl;
}
else
{
cout << "点在圆内!" << endl;
}
}
int main()
{
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);
//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(10);
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
}
1.1.4、案例二的分文件编写
①在源文件和头文件处分别新建两个关于圆类和点类的.cpp和.h文件:
②将test.cpp中对点类和圆类的实现分别复制到point.h、point.cpp和circle.h、circle.cpp中去，并做一些修改:
point.h
#pragma once//防止头文件重复包含
#include
using namespace std;
//点类 - 只需要函数的声明和成员变量的声明即可(.h文件中)
class Point
{
private:
int m_X;
int m_Y;
public:
//设置X
void setX(int x);
//获取X
int getX();
//设置Y
void setY(int y);
//获取Y
int getY();
};
point.cpp
#include "point.h"
//只需要函数所有的实现
//以下函数虽然是全局函数,但是它们均属于成员函数,所以我们需要在实现函数后在其函数名前加上其作用域
//要指明其是在哪个作用域下使用的(与哪个作用域/类相关)
//设置X
void Point::setX(int x)//Point::setX - Point作用域下的setX函数
{
m_X = x;
}
//获取X
int Point::getX()
{
return m_X;
}
//设置Y
void Point::setY(int y)
{
m_Y = y;
}
//获取Y
int Point::getY()
{
return m_Y;
}circle.h
#pragma once
#include "point.h"
//圆类
class Circle
{
private:
int m_R;//半径
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员
Point m_Center;//圆心
public:
//设置半径
void setR(int r);
//获取半径
int getR();
//设置圆心
void setCenter(Point center);
//获取圆心
Point getCenter();
};circle.cpp
#include "circle.h"
//设置半径
void Circle::setR(int r)
{
m_R = r;
}
//获取半径
int Circle::getR()
{
return m_R;
}
//设置圆心
void Circle::setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
//获取圆心
Point Circle::getCenter()
{
return m_Center;
}test.cpp
#include "circle.h"
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
//计算两点之间距离的平方
int distance =
(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX())
+ (c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());
//计算半径的平方
int rDistance = c.getR() * c.getR();
//判断关系
if (distance == rDistance)
{
cout << "点在圆上!" << endl;
}
else if (distance > rDistance)
{
cout << "点在圆外!" << endl;
}
else
{
cout << "点在圆内!" << endl;
}
}
int main()
{
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);
//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(10);
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
} 
二、对象的初始化和清理
·生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全。
·C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。
2.1、 构造函数和析构函数
对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题。
一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知。
同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题。
C++利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。
对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。
·构造函数:主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
·析构函数: 主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。
构造函数语法: 类名() {}
①构造函数，没有返回值也不写void
②函数名称与类名相同
③构造函数可以有参数，因此可以发生重载
④程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次
析构函数语法: ~类名() {}
①析构函数，没有返回值也不写void
②函教名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
③析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
④程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次
2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：
按参数分为:有参构造和无参构造
按类型分为:普通构造和拷贝构造
三种调用方式:
①括号法
②显示法
③隐式转换法
class Person
{
public:
//构造函数
Person()
{
cout << "Person的无参构造函数" << endl;
}
Person(int a)
{
age = a;
cout << "Person的有参构造函数" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p)
{
age = p.age;//将传入的对象身上所有的属性,拷贝到当前对象身上
cout << "Person的拷贝构造函数" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person的析构函数" << endl;
}
int age;
};
//调用
void test01()
{
//1.括号法
//Person p1;//默认构造函数的调用
//Person p2(10);//有参构造函数
//Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项
//调用默认构造函数时,不要加()
//因为这样编译器会认为是一个函数的声明,不会认为在创建对象
//Person p1();// == void func();
//2.显示法
Person p1;
Person p2 = Person(10);//有参构造
Person p3 = Person(p2);//拷贝构造
//上述表达式右侧Person(10);是匿名对象 - 特点:当前行执行结束后,系统会立即回收掉匿名对象
//注意事项
//不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象
//Person(p3);//编译器会认为Person(p3) == Person p3，是一个对象的声明
//3.隐式转换法
Person p4 = 10;//== Person(p4) = Person(10);
Person p5 = p4;//拷贝构造
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 
2.3、拷贝构造函数调用时机
C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况:
·使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
·值传递的方式给函数参数传值
·以值方式返回局部对象
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person的无参构造函数" << endl;
}
Person(int a)
{
m_Age = a;
cout << "Person的有参构造函数" << endl;
}
Person(const Person& p)
{
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person的析构函数" << endl;
}
int m_Age;
};
//1.用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01()
{
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄:" << p2.m_Age << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p)//拷贝一个新的临时的副本出来
{
}
void test02()
{
Person p;
doWork(p);
}
//3.值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << &p1 << endl;
return Person(p1);//根据p1创建一个新的对象然后返回
}
void test03()
{
Person p = doWork2();
cout << &p << endl;
}
int main()
{
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
2.4、构造函数调用规则
默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数:
1.默认构造函数(无参，函数体为空)
2.默认析构函数(无参，函数体为空)
3.默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
构造函数调用规则如下:
·如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造。
·如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数。
2.5、 深拷贝与浅拷贝
深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑。
浅拷贝: 简单的赋值拷贝操作。
深拷贝: 在堆区重新申请空间，进行拷贝操作 。
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person的无参构造函数" << endl;
}
Person(int age , int height)
{
m_Age = age;
m_Height = new int(height);
cout << "Person的有参构造函数" << endl;
}
//自己实现拷贝构造函数来实现浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p)
{
cout << "Person的拷贝构造函数" << endl;
m_Age = p.m_Age;
//m_Height = p.m_Height;//编译器默认实现的就是这行代码
//深拷贝操作
m_Height = new int(*p.m_Height);
}
~Person()
{
cout << "Person的析构函数" << endl;
//析构函数 - 将我们在堆区开辟的数据做释放操作
if (m_Height != NULL)
{
delete m_Height;
m_Height = NULL;
}
}
int m_Age;//年龄
int* m_Height;//身高
};
void test01()
{
Person p1(18, 183);
cout << "p1的年龄:" << p1.m_Age << " p1的身高:" << *p1.m_Height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄:" << p2.m_Age << " p2的身高:" << *p2.m_Height << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 
总结: 如果属性有在堆区开的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题。
2.6、初始化列表
作用:
C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性。
语法: 构造函数(): 属性1(值1),属性2 (值2) ...{}
class Person
{
public:
//传统初始化操作
/*Person(int a, int b, int c)
{
m_A = a;
m_B = b;
m_C = c;
}*/
//初始化列表赋初值
Person(int a , int b , int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c)
{
}
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01()
{
//Person p(10, 20, 30);
Person p(30 , 20 , 10);
cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B << " m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}2.7、类对象作为类成员
C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为:对象成员。
例如:
class A {}
class B
{
A a;
}
B类中有对象A作为成员，A为对象成员。
那么当创建B对象时，AB的构造和析构的顺序是谁先谁后?
class Phone
{
public:
Phone(string pname)
{
cout << "Phone的构造函数" << endl;
m_PName = pname;
}
~Phone()
{
cout << "Phone的析构函数" << endl;
}
string m_PName;//手机品牌名称
};
class Person
{
public:
Person(string name, string phone) :m_Name(name), m_Phone(phone)//Phone m_Phone = pName; - 隐式转换法
{
cout << "Person的构造函数" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person的析构函数" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//当其他类的对象作为本类的成员,构造时先构造其他类的对象,在构造自身类的对象
//析构的顺序和构造相反
void test01()
{
Person p("张三", "华为MAX");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PName << "品牌手机" << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
2.8、静态成员
静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员。
静态成员分为:
·静态成员变量
·所有对象共享同一份数据
·在编译阶段分配内存
·类内声明，类外初始化
·静态成员函数
·所有对象共享同一个函数
·静态成员函数只能访问静态成员变量
class Person
{
public:
static int m_A;//静态成员变量
int m_B = 10; //非静态成员变量
//静态成员函数
static void func()
{
m_A = 200;//静态的成员函数可以访问静态的成员变量
//m_B = 20;//静态成员函数不可以访问非静态成员变量 - 无法区分到底是哪个对象的m_B属性
cout << "func()的调用" << endl;
}
//静态成员函数和静态成员变量均有访问权限(private)
};
//类内声明,类外初始化
int Person::m_A = 100;
void test01()
{
Person p;
cout << p.m_A << endl;
}
void test02()
{
//静态成员变量,不属于某个对象上,所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1.通过对象进行访问
Person p;
cout << p.m_A << endl;
//2.通过类名进行访问
cout << Person::m_A << endl;
//静态成员函数的两种访问方式
//1.通过对象进行访问
p.func();
//2.通过类名进行访问
Person::func();
}
int main()
{
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
