「C/C++」C++ 三大特性 之 类和对象

C++ 类与对象详解

C++ 是一种强大的面向对象编程语言，它支持类（Class）和对象（Object）的概念，这是面向对象编程（OOP）的核心。类是一种用户定义的数据类型，它允许我们将数据和操作数据的函数（也称为成员函数）封装在一起。对象是类的实例，通过对象我们可以访问类的成员变量和成员函数。本文将详细介绍C++中的类和对象，包括类的定义、对象的创建、构造函数和析构函数、访问控制以及继承等关键概念。

1. 类的定义

在C++中，类是通过关键字class来定义的。类定义了一个对象的蓝图，描述了对象的属性和行为。类的基本结构如下：

class ClassName {
public:
    // 公有成员（变量和函数）

protected:
    // 保护成员（变量和函数）

private:
    // 私有成员（变量和函数）
};

• 公有成员（public）：可以被类的外部访问。
• 保护成员（protected）：只能被类本身及其派生类访问。
• 私有成员（private）：只能被类本身访问，外部无法直接访问。

示例：定义一个简单的类

class Rectangle {
public:
    // 构造函数
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}

    // 获取面积
    double getArea() const {
        return width * height;
    }

    // 设置宽度
    void setWidth(double w) {
        width = w;
    }

    // 设置高度
    void setHeight(double h) {
        height = h;
    }

private:
    double width;  // 宽度
    double height; // 高度
};

2. 对象的创建

类定义完成后，我们需要创建对象来使用它。对象的创建是通过类名后跟一对圆括号来实现的，圆括号中可以包含传递给构造函数的参数。

int main() {
    // 创建 Rectangle 对象
    Rectangle rect(5.0, 3.0);

    // 使用对象的方法
    double area = rect.getArea();
    std::cout << "Area: " << area << std::endl;

    // 修改对象的属性
    rect.setWidth(10.0);
    rect.setHeight(4.0);
    area = rect.getArea();
    std::cout << "New Area: " << area << std::endl;

    return 0;
}

3. 构造函数和析构函数

• 构造函数：特殊的成员函数，用于在创建对象时初始化对象。构造函数的名字与类名相同，没有返回类型。
• 析构函数：特殊的成员函数，用于在对象生命周期结束时进行清理工作。析构函数的名字是类名前加波浪号（~），没有返回类型和参数。

class MyClass {
public:
    // 构造函数
    MyClass() {
        std::cout << "Constructor called" << std::endl;
    }

    // 析构函数
    ~MyClass() {
        std::cout << "Destructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1; // 调用构造函数
    {
        MyClass obj2; // 局部对象，离开作用域时调用析构函数
    }
    std::cout << "After local object destruction" << std::endl;
    return 0; // main 函数结束时，obj1 的析构函数被调用
}

4. 访问控制

类的成员可以有不同的访问权限，包括公有（public）、保护（protected）和私有（private）。这些访问权限决定了成员在类的外部和派生类中的可见性。

• 公有成员：可以在任何地方访问。
• 保护成员：只能在类内部和派生类中访问。
• 私有成员：只能在类内部访问。

5. 继承

继承是面向对象编程的一个重要特性，它允许我们创建一个新的类（派生类）来继承另一个类（基类）的属性和方法。

class BaseClass {
public:
    void display() {
        std::cout << "Display from BaseClass" << std::endl;
    }
};

class DerivedClass : public BaseClass {
public:
    void show() {
        std::cout << "Show from DerivedClass" << std::endl;
    }
};

int main() {
    DerivedClass obj;
    obj.display(); // 调用基类的成员函数
    obj.show();    // 调用派生类的成员函数
    return 0;
}

总结

C++ 中的类和对象是面向对象编程的基础。通过定义类，我们可以封装数据和行为，并通过对象来操作这些数据。构造函数和析构函数分别用于对象的初始化和清理。访问控制机制（公有、保护和私有）确保了类的封装性和安全性。继承机制则允许我们创建新的类来扩展现有类的功能。掌握这些概念对于深入理解C++的面向对象编程至关重要。