C++编程入门系列之十三（类与对象：类的声明、成员的访问控制和对象）

鸡啄米上讲中介绍了面向对象设计的基本思想和特点，主要是让大家在编程入门时于思维中初步建立面向对象设计的概念。这一讲开始讲面向对象设计中最重要的概念–类，及由类引申出来的一些知识。

在面向过程的设计中，程序的模块是函数构成的，而面向对象设计中程序模块是类构成的。函数只是语句和数据的封装，而类是函数与数据的封装，对比下肯定是面向对象设计更重量级了，更适合大型程序的开发。

其实，类就是一种自定义数据类型，跟一般的类型如int、char等有很多相似之处。我们可以定义int型的变量，同样也可以定义某个类类型的变量，用类定义的变量叫做类的对象，这种定义对象的过程叫做实例化。

1.类的声明

类声明的语法形式如下：

   class 类名称   {   public:               公有成员（外部接口）   protected:               保护型成员   private:               私有成员   }

当然，这里的public、protected和private关键字可以任意换顺序，比如先声明私有成员再声明其他的也可以，每个关键字也可以出现多次，比如声明一些public的成员，后面又出了个public声明了另一些成员，也是可以的，但是一般我们还是按照上面的形式来声明类。

这里还是拿时钟当例子，声明一个类来描述时钟：

    class  Clock                                                                           {    public:                                                                                              void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);                       void ShowTime();                                                       private:                                                                              int  Hour,Minute,Second;                                                };

类Clock封装了时钟的数据和行为，分别叫Clock类的数据成员和函数成员。在类的声明中只声明函数的原型（也就是没有函数的具体实现），函数的实现也就是函数体可以在类外定义，当然也可以写在类声明里，那样就成为隐式声明的内联函数。后面会讲。下面是在类外写函数实现的方式：

   void Clock::SetTime(int NewH, int NewM, int NewS)   {               Hour=NewH;               Minute=NewM;               Second=NewS;   }   void Clock::ShowTime()   {              cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second<<endl;   }

注意：函数名前面要加上它所属的类，用来说明它属于哪个类.

这样就完成了Clock类的声明。首先用关键字class声明类的名称Clock，然后说明Clock类的数据成员和函数成员，通过public、private关键字来说明类成员的访问控制属性，最后给出成员函数的实现.

2.类成员的访问控制

我们再通过时钟来看看访问控制机制。正常使用时我们只能通过时钟面板来看时间，通过按钮或旋钮来调整时间，所以，面板和按钮或旋钮就是时钟的外部接口，时钟类Clock的SetTime和ShowTime就是Clock类的外部接口。除了这样使用时钟，我们不能拆开时钟在内部直接改时间，那样会弄坏时钟的，所以时钟的时间是私有成员，Clock类的Hour、Minute、Second都是其私有成员，外部不能直接访问，只能通过外部接口来访问。

类成员访问权限的控制是通过设置成员的访问控制属性来实现的。访问控制属性有三种：公有类型（public）、私有类型（private）和保护类型（protected)。

公有类型声明了类的外部接口。公有类型成员用public关键字声明。外部访问必须通过外部接口进行。比如，对于Clock类，外部想查看或改变时间只能通过SetTime和ShowTime两个公有类型的函数实现。

private后面声明的是类的私有类型成员。如果没有标明访问控制属性则默认为private。比如，类Clock声明中，如果那个public没有的话，那么SetTime和ShowTime函数就都默认是private的。私有类型成员只能由本类中的成员函数访问，外部不能访问。Clock类中Hour、Minute、Second都是私有类型成员。

保护类型的成员和私有类型成员权限相似，差别就是某个类派生的子类中的函数能够访问它的保护成员，这个后面会讲到。

3.类的成员函数

函数原型的声明要写在类主体中，原型说明了函数的参数类型和个数及返回值类型。而函数的具体实现是类声明之外的，但是跟普通函数不同的是，写函数实现时要在前面加上类名，指明所属的类。具体的形式为：

   返回值类型  类名::函数成员名(参数表)   {               函数体   }

类的成员函数也可以由默认参数值，它的调用规则跟之前讲的普通函数相同。

类的比较简单的成员函数也可以声明为内联函数，和普通内联函数一样，编译时也会将内联函数的函数体插入到每个调用它的地方。内联函数的声明有两种方式：隐式声明和显式声明。

把函数体直接放到类主体内，这种方式就是隐式声明。比如，将时钟类的ShowTime声明为内联函数，可以写成：

    class  Clock                                                                           {    public:                                                                                               void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);                        void ShowTime()                 { cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second<<endl; }                                                       private:                                                                               int  Hour,Minute,Second;                                                };

为了程序的可读性，让大家一看就知道是内联函数，一般还是用关键字inline显式声明。就像普通内联函数那样，在函数实现时在函数返回值类型前加上inline，声明中不加入函数体，还是拿时钟类的ShowTime举例：

   inline void Clock::ShowTime()   {               cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second<<endl;   }

效果上，显式声明和隐式声明内联函数的效果是完全一样的。

4.对象

类的对象就是具有该类类型的特定实体。就像一般类型的变量一样，类是自定义数据类型，对象就是该类类型的变量。声明一个对象和声明变量的方式是一样的: 类名 对象名;。比如，声明一个时钟类的对象：Clock myClock;。声明了对象后就可以访问对象的公有成员，这种访问需要采用“.”操作符，调用公有成员函数的一般形式是：对象名.公有成员函数名(参数表)，访问公有数据成员的形式是：对象名.公有数据成员。当然，一般数据是私有类型的，但是也不排除有时是公有类型的。例如，可以用myClock.ShowTime()的形式访问对象myClock的成员函数ShowTime()。

鸡啄米给大家一个完整的程序举例：

    #include <iostream>           using namespace std;    // 第一部分    class Clock  //定义时钟类    {    public:                                                                                              void SetTime(int NewH,int NewM,int NewS);                       void ShowTime();                                                       private:                                                                              int  Hour,Minute,Second;    };   // 第二部分  实现类的成员函数   void Clock::SetTime(int NewH, int NewM, int NewS)   {               Hour=NewH;               Minute=NewM;               Second=NewS;   }   void Clock::ShowTime()   {              cout<<Hour<<":"<<Minute<<":"<<Second<<endl;   }    // 第三部分  在主函数中声明及调用   int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])   {                  Clock  myClock;              myClock.SetTime(8,30,30);              myClock.ShowTime();              return 0;   }

本程序就像注释的那样可以分为三个比较独立的部分，第一个部分是类Clock的定义，第二个部分是成员函数的具体实现，第三个部分是主函数main。大家可以在vs2010上运行这个程序，然后加些语句实现自己想要的一些其他功能。

鸡啄米这节给大家讲了类的声明、类成员的访问控制、类的成员函数及对象，内容不少，大家稳住心态慢慢理解，有问题在鸡啄米博客留言讨论吧。

思考：

1. 类的成员访问控制符有哪几种？分别有什么区别？
2. 内联函数的声明有哪两种方式？分别对应的形式是什么？
3. 对象和类的区别是什么？

9/5/2016 3:04:52 PM
转自鸡啄米