C++ 复习篇之 类和对象(一)

1.类和对象

类是创建对象的模板，一个类可以创建多个对象，每个对象都是类类型的一个变量；创建对象的过程也叫类的实例化。每个对象都是类的一个具体实例（Instance），拥有类的成员变量和成员函数。

与结构体一样，类只是一种复杂数据类型的声明，不占用内存空间。而对象是类这种数据类型的一个变量，或者说是通过类这种数据类型创建出来的一份实实在在的数据，所以占用内存空间。

有些教程将类的成员变量称为类的属性（Property），将类的成员函数称为类的方法（Method）。在面向对象的编程语言中，经常把函数（Function）称为方法（Method）。

 

2.类的定义

类是用户自定义的类型，如果程序中要用到类，必须提前说明，或者使用已存在的类（别人写好的类、标准库中的类等），C++语法本身并不提供现成的类的名称、结构和内容。

class Student{

public:

    //成员变量

    char *name;

    int age;

    float score;

    //成员函数

    void say(){

        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

    }

};

class是 C++中新增的关键字，专门用来定义类。Student是类的名称；类名的首字母一般大写，以和其他的标识符区分开。{ }内部是类所包含的成员变量和成员函数，它们统称为类的成员（Member）；由{ }包围起来的部分有时也称为类体，和函数体的概念类似。public也是C++ 的新增关键字，它只能用在类的定义中，表示类的成员变量或成员函数具有“公开”的访问权限。

注意在类定义的最后有一个分号;，它是类定义的一部分，表示类定义结束了，不能省略。

 

类只是一个模板（Template），编译后不占用内存空间，所以在定义类时不能对成员变量进行初始化，因为没有地方存储数据。只有在创建对象以后才会给成员变量分配内存，这个时候就可以赋值了。

 

类可以理解为一种新的数据类型，该数据类型的名称是 Student。与char、int、float等基本数据类型不同的是，Student是一种复杂数据类型，可以包含基本类型，而且还有很多基本类型中没有的特性，以后大家会见到。

 

 

3.创建对象

有了 Student 类后，就可以通过它来创建对象了，例如：

Student liLei;  //创建对象

Student是类名，liLei是对象名。这和使用基本类型定义变量的形式类似：

int a;  //定义整型变量

从这个角度考虑，我们可以把 Student 看做一种新的数据类型，把 liLei 看做一个变量。

在创建对象时，class 关键字可要可不要，但是出于习惯我们通常会省略掉 class 关键字，例如：

class Student LiLei;  //正确

Student LiLei;  //同样正确

除了创建单个对象，还可以创建对象数组：

Student allStu[100];

该语句创建了一个 allStu数组，它拥有100个元素，每个元素都是Student 类型的对象。

4.访问类的数据成员

创建对象以后，可以使用点号.来访问成员变量和成员函数，这和通过结构体变量来访问它的成员类似

#include <iostream>

using namespace std;

//类通常定义在函数外面

class Student{

public:

    //类包含的变量

    char *name;

    int age;

    float score;

    //类包含的函数

    void say(){

        cout<<name<<"的年龄是   "<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

    }

};

int main(){

    //创建对象

    Student stu;

    stu.name = "小明";

    stu.age = 15;

    stu.score = 92.5f;

    stu.say();

    return 0;

}

stu 是一个对象，占用内存空间，可以对它的成员变量赋值，也可以读取它的成员变量。

 

类通常定义在函数外面，当然也可以定义在函数内部，不过很少这样使用。

 

5.使用对象指针

C语言中经典的指针在 C++中仍然广泛使用，尤其是指向对象的指针，没有它就不能实现某些功能。

上面代码中创建的对象 stu 在栈上分配内存，需要使用&获取它的地址，例如：

Student stu;

Student *pStu = &stu;

pStu 是一个指针，它指向 Student类型的数据，也就是通过 Student创建出来的对象。

当然，你也可以在堆上创建对象，这个时候就需要使用前面讲到的new关键字，例如：

Student *pStu = new Student;

在栈上创建出来的对象都有一个名字，比如 stu，使用指针指向它不是必须的。但是通过 new创建出来的对象就不一样了，它在堆上分配内存，没有名字，只能得到一个指向它的指针，所以必须使用一个指针变量来接收这个指针，否则以后再也无法找到这个对象了，更没有办法使用它。也就是说，使用 new在堆上创建出来的对象是匿名的，没法直接使用，必须要用一个指针指向它，再借助指针来访问它的成员变量或成员函数。

栈内存是程序自动管理的，不能使用 delete 删除在栈上创建的对象；堆内存由程序员管理，对象使用完毕后可以通过 delete 删除。在实际开发中，new和 delete往往成对出现，以保证及时删除不再使用的对象，防止无用内存堆积。

 

有了对象指针后，可以通过箭头->来访问对象的成员变量和成员函数，这和通过结构体指针来访问它的成员类似，请看下面的示例：

#include <iostream>

using namespace std;

class Student{

public:

    char *name;

    int age;

    float score;

    void say(){

        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

    }

};

int main(){

    Student *pStu = new Student;

    pStu -> name = "小明";

    pStu -> age = 15;

    pStu -> score = 92.5f;

    pStu -> say();

    delete pStu;  //删除对象

    return 0;

}

两种创建对象的方式：一种是在栈上创建，形式和定义普通变量类似；另外一种是在堆上创建，必须要用一个指针指向它，读者要记得 delete掉不再使用的对象。

6.类的成员变量和成员函数

类可以看做是一种数据类型，它类似于普通的数据类型，但是又有别于普通的数据类型。类这种数据类型是一个包含成员变量和成员函数的集合。

 

类的成员变量和普通变量一样，也有数据类型和名称，占用固定长度的内存。但是，在定义类的时候不能对成员变量赋值，因为类只是一种数据类型或者说是一种模板，本身不占用内存空间，而变量的值则需要内存来存储。

 

类的成员函数也和普通函数一样，都有返回值和参数列表，它与一般函数的区别是：成员函数是一个类的成员，出现在类体中，它的作用范围由类来决定；而普通函数是独立的，作用范围是全局的，或位于某个命名空间内。

 

class Student{

public:

    //成员变量

    char *name;

    int age;

    float score;

    //成员函数

    void say(){

        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

    }

};

class Student{

public:

    //成员变量

    char *name;

    int age;

    float score;

    //成员函数

    void say();  //函数声明

};

//函数定义

void Student::say(){

    cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

}

 

在类体中直接定义函数时，不需要在函数名前面加上类名，因为函数属于哪一个类是不言而喻的。

但当成员函数定义在类外时，就必须在函数名前面加上类名予以限定。::被称为域解析符（也称作用域运算符或作用域限定符），用来连接类名和函数名，指明当前函数属于哪个类。

成员函数必须先在类体中作原型声明，然后在类外定义，也就是说类体的位置应在函数定义之前。

 

6.inline成员函数

在类体中和类体外定义成员函数是有区别的：在类体中定义的成员函数会自动成为内联函数，在类体外定义的不会。当然，在类体内部定义的函数也可以加 inline关键字，但这是多余的，因为类体内部定义的函数默认就是内联函数。

当然，如果你的函数比较短小，希望定义为内联函数，那也没有什么不妥的。

如果你既希望将函数定义在类体外部，又希望它是内联函数，那么可以在定义函数时加 inline关键字。当然你也可以在函数声明处加 inline，不过这样做没有效果，编译器会忽略函数声明处的inline，

class Student{

public:

    char *name;

    int age;

    float score;

    void say();  //内联函数声明，可以增加 inline关键字，但编译器会忽略

};

//函数定义

inline void Student::say(){

    cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;

}

这种在类体外定义 inline 函数的方式，必须将类的定义和成员函数的定义都放在同一个头文件中（或者同一个源文件中），否则编译时无法进行嵌入（将函数代码的嵌入到函数调用出）

虽然 C++ 支持将内联函数定义在类的外部，但强烈建议将函数定义在类的内部，这样它会自动成为内联函数，何必费力不讨好地将它定义在类的外部呢，这样并没有任何优势。

 

7.访问权限

C++通过 public、protected、private三个关键字来控制成员变量和成员函数的访问权限，它们分别表示公有的、受保护的、私有的，被称为成员访问限定符。所谓访问权限，就是你能不能使用该类中的成员。

Java、C# 程序员注意，C++ 中的 public、private、protected只能修饰类的成员，不能修饰类，C++中的类没有共有私有之分。

在类的内部（定义类的代码内部），无论成员被声明为 public、protected还是 private，都是可以互相访问的，没有访问权限的限制

 

 

 

 

 

   类的声明和成员函数的定义都是类定义的一部分，在实际开发中，我们通常将类的声明放在头文件中，而将成员函数的定义放在源文件中。

    类中的成员变量 m_name、m_age和m_ score被设置成 private属性，在类的外部不能通过对象访问。也就是说，私有成员变量和成员函数只能在类内部使用，在类外都是无效的。

    成员函数 setname()、setage()和 setscore()被设置为 public属性，是公有的，可以通过对象访问。

    private 后面的成员都是私有的，直到有public 出现才会变成共有的；public之后再无其他限定符，所以 public后面的成员都是共有的。

成员变量大都以m_开头，这是约定成俗的写法，不是语法规定的内容。以m_开头既可以一眼看出这是成员变量，又可以和成员函数中的形参名字区分开。

 

 

以 setname()为例，如果将成员变量m_name的名字修改为name，那么setname() 的形参就不能再叫name了，得换成诸如name1、_name这样没有明显含义的名字，否则name=name;这样的语句就是给形参name赋值，而不是给成员变量name赋值。

 

因为三个成员变量都是私有的，不能通过对象直接访问，所以必须借助三个 public属性的成员函数来修改它们的值。下面的代码是错误的：

Student stu;

//m_name、m_age、m_score是私有成员变量，不能在类外部通过对象访问

stu.m_name = "小明";

stu.m_age = 15;

stu.m_score = 92.5f;

stu.show();

 

private 关键字的作用在于更好地隐藏类的内部实现，该向外暴露的接口（能通过对象访问的成员）都声明为 public，不希望外部知道、或者只在类内部使用的、或者对外部没有影响的成员，都建议声明为 private。

 

根据C++软件设计规范，实际项目开发中的成员变量以及只在类内部使用的成员函数（只被成员函数调用的成员函数）都建议声明为 private，而只将允许通过对象调用的成员函数声明为 public。

 

8.private和public的更多说明

对声明为 private的成员和声明为 public的成员的次序任意，既可以先出现 private部分，也可以先出现 public部分。如果既不写 private也不写 public，就默认为private。

 

在一个类体中，private和 public 可以分别出现多次。每个部分的有效范围到出现另一个访问限定符或类体结束时（最后一个右花括号）为止。但是为了使程序清晰，应该养成这样的习惯，使每一种成员访问限定符在类定义体中只出现一次。

 

 

将成员变量都声明为 private，如何给它们赋值呢，又如何读取它们的值呢？

 

我们可以额外添加两个 public属性的成员函数，一个用来设置成员变量的值，一个用来修改成员变量的值。上面的代码中，setname()、setage()、setscore()函数就用来设置成员变量的值；如果希望获取成员变量的值，可以再添加三个函数 getname()、getage()、getscore()。

给成员变量赋值的函数通常称为set 函数，它的名字通常以set开头，后跟成员变量的名字；读取成员变量的值的函数通常称为 get 函数，它的名字通常以get开头，后跟成员变量的名字。

除了 set 函数和 get 函数，在创建对象时还可以调用构造函数来初始化各个成员变量。不过构造函数只能给成员变量赋值一次，以后再修改还得借助 set 函数。

这种将成员变量声明为 private、将部分成员函数声明为public 的做法体现了类的封装性。所谓封装，是指尽量隐藏类的内部实现，只向用户提供有用的成员函数。