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面向对象编程（OOP）基础：类与对象

article 2025/2/1 6:42:44

1. 面向对象编程的基本理念

面向对象编程（OOP）是C++的核心特性之一，它通过“对象”和“类”两个基本概念，帮助开发者更好地组织代码，增强程序的可维护性与可扩展性。

在OOP中，程序的主要构建块是对象（object），而对象的模板就是类（class）。简单来说，类定义了对象的结构和行为，而对象则是类的实例。

2. 类的定义

类是对一类对象的抽象描述，包含了这些对象的属性（成员变量）和行为（成员函数）。类在C++中的定义一般包括以下几部分：

类名：类的名称，通常遵循命名规则。
成员变量：用于表示类的状态或属性。
成员函数：定义对象能够执行的操作或行为。

类的基本结构：


class ClassName {
private:
    // 成员变量：用于存储类的状态
    int memberVar;
    
public:
    // 构造函数：用于初始化对象
    ClassName(int value) : memberVar(value) {}
    
    // 成员函数：定义类的行为
    void setMemberVar(int value) {
        memberVar = value;
    }
    
    int getMemberVar() const {
        return memberVar;
    }
};

解释：

ClassName 是类的名称。
private 中的 memberVar 是成员变量，它在类的外部是不可访问的，属于私有成员。
public 中的成员函数则用于对类的外部提供接口，允许外部通过它们访问或修改 memberVar。

3. 对象的创建

类的实例被称为对象。当我们定义一个类后，就可以通过类来创建对象。对象是类的一个具体实例，它拥有类中定义的所有成员变量和成员函数。


int main() {
    // 创建对象
    ClassName obj(5);
    
    // 通过成员函数访问成员变量
    std::cout << obj.getMemberVar() << std::endl;  // 输出 5
    
    // 修改成员变量
    obj.setMemberVar(10);
    std::cout << obj.getMemberVar() << std::endl;  // 输出 10
    
    return 0;
}

解释：

通过 ClassName obj(5); 创建了一个对象 obj，并通过构造函数初始化 memberVar 为 5。
然后我们通过 getMemberVar() 获取 memberVar 的值并输出，接着用 setMemberVar() 修改了它的值。

4. 构造函数与析构函数

4.1 构造函数

构造函数是特殊的成员函数，用于初始化对象。它在创建对象时自动调用，不能有返回值，且名称必须与类名相同。构造函数的作用是为对象的成员变量赋初值。


class ClassName {
private:
    int memberVar;
    
public:
    // 默认构造函数
    ClassName() : memberVar(0) {}
    
    // 带参构造函数
    ClassName(int value) : memberVar(value) {}
};

在上述例子中，ClassName() 是默认构造函数，当没有提供初始值时，会将 memberVar 初始化为 0。ClassName(int value) 是带参构造函数，当创建对象时提供初始值时，memberVar 会被赋为指定的值。

4.2 析构函数

析构函数与构造函数相反，是在对象生命周期结束时自动调用的。它的作用是释放对象占用的资源。析构函数的名称必须以 ~ 开头，并且不接受任何参数，也没有返回值。


class ClassName {
public:
    // 析构函数
    ~ClassName() {
        std::cout << "对象销毁" << std::endl;
    }
};

当 ClassName 类型的对象超出作用域时，析构函数会自动执行，释放资源。

5. 访问控制与封装

C++ 类支持三种访问控制机制：public（公共）、private（私有）和 protected（受保护）。它们决定了类的成员在类外部能否被访问。

public 成员：可以被类的外部访问。
private 成员：只能在类的内部访问，外部不能直接访问。
protected 成员：可以在派生类中访问，但在类的外部无法访问。


class ClassName {
private:
    int privateVar;  // 只能在类内部访问
    
public:
    int publicVar;   // 可以在类外部访问
};

封装的关键是通过访问控制机制，保护对象的内部状态，只暴露必要的接口给外部，防止外部对对象状态的直接修改。

6. 类的成员初始化与默认值

类的成员变量可以在类定义时提供默认值，也可以通过构造函数来初始化。成员变量的默认值会在对象创建时自动赋予。


class ClassName {
private:
    int memberVar = 10;  // 默认值为 10
    
public:
    ClassName() = default;  // 使用默认构造函数
    void print() {
        std::cout << "memberVar: " << memberVar << std::endl;
    }
};