类和对象目录
- 类和对象
- 1.封装
- 1.1 封装的意义
- 1.2 struct和class区别
- 1.3 成员属性设置为私有
- 1.3.1 联系---判断圆和点的位置关系
- 2.对象的初始化和清理
- 2.1 构造函数和析构函数
- 2.2 构造函数的分类及调用
- 2.2.1无参构造函数调用
- 2.2.2有参构造函数调用
- 2.2.2.1括号法
- 2.2.2.2显式法
- 2.2.2.2.1匿名对象测试
- 2.2.2.3隐式转换法
- 2.3 拷贝构造函数调用时机
- 2.3.1初始化一个新对象
- 2.3.2值传递的方式给函数参数传值
- 2.3.3以值方式返回局部对象
- 2.4 构造函数调用规则
- 2.4.1 默认系统添加
- 2.4.2 用户定义有参构造函数
- 2.4.3 用户定义拷贝构造函数
- 2.5深拷贝与浅拷贝
- 2.5.1浅拷贝
- 2.5.2深拷贝
- 2.6 初始化列表
- 2.7类对象作为类成员
- 2.8静态成员
- 2.8.1静态成员变量
- 2.8.２静态成员函数
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，例如，人属于人类，车属于车类。
注：类中的属性和行为，统一称为成员：
属性：又叫成员属性、成员变量；
行为：又叫成员函数、成员方法。
1.封装
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
示例代码：
class Student
{
public: //公共权限：类内类外均可访问
//属性
string s_name;
string s_card;
//行为
void assign_name(string name)
{
s_name = name;
}
void assign_card(string card)
{
s_card = card;
}
void print_value()
{
cout << "请输入学生姓名：" << s_name << endl;
cout << "请输入学生学号：" << s_card<< endl;
}
};
int main()
{
//实例化对象
Student stu;
stu.assign_name("lisi");
stu.assign_card("123456");
stu.print_value();
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：
- public 公共权限 ：类内可以访问 类外可以访问
- protected 保护权限 ：类内可以访问 类外不可以访问（例如：儿子可以访问到父亲中的保护内容）
- private 私有权限 ：类内可以访问 类外不可以访问（例如：儿子不可以访问到父亲中的私有内容）
示例：
class Person
{
//姓名 公共权限
public:
string m_Name;
//汽车 保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码 私有权限
private:
int m_Password;
public:
//赋值函数，公共权限
void func()
{
m_Name = "张三";
m_Car = "法拉利";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;
p.m_Name = "李四";//只可以访问到公共权限的内容
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到
//p.m_Password = 456789; //私有权限类外访问不到
system("pause");
return 0;
}
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；
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。
示例：
class Person {
public:
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName()
{
return m_Name;
}
//获取年龄
int getAge() {
return m_Age;
}
//隐私设置为只写
void setSecret(string sec) {
m_sec = sec;
}
private:
string m_Name; //可读可写 姓名
int m_Age=18; //只读 年龄
string m_sec; //只写 隐私
};
int main() {
Person p;
//姓名
p.setName("张三");
cout << "姓名： " << p.getName() << endl;
//年龄
cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;
//隐私设置
p.setSecret("I love you！");
system("pause");
return 0;
}
1.3.1 联系—判断圆和点的位置关系
头文件（class.h）：类声明
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
//设置x,y坐标
void Set(int a, int b);
//获取坐标
int Get_x();
int Get_y();
private:
int x;
int y;
};
class Circle
{
public:
void Set(int r, Point o);
int get_R();
Point get_Cen();
private:
int R;
Point O;
};
实现文件(class.cpp)：类实现
#include "class.h"
//点类
//设置x,y坐标
void Point::Set(int a, int b)//说明在哪个空间
{
x = a;
y = b;
}
//获取坐标
int Point::Get_x()
{
return x;
}
int Point::Get_y()
{
return y;
}
//圆类
void Circle::Set(int r, Point o)
{
R = r;
O = o;
}
int Circle::get_R()
{
return R;
}
Point Circle::get_Cen()
{
return O;
}
主函数：主函数内容
#include "class.h"
//点和圆的关系
int main()
{
Point p;
p.Set(10, 10);
Point o;
o.Set(5, 6);
Circle c;
c.Set(10, o);
int d = (o.Get_x() - p.Get_x()) * (o.Get_x() - p.Get_x()) + (o.Get_y() - p.Get_y()) * (o.Get_y() - p.Get_y());
if (d == c.get_R())
cout << "点在圆上" << endl;
else if (d > c.get_R())
cout << "点在圆外" << endl;
else
cout << "点在圆内" << endl;
system("pause");
return 0;
}
2.对象的初始化和清理
C++中的面向对象来源于生活，每个对象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。（即函数体为空）
- 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(){}
- 构造函数，没有返回值也不写void；
- 函数名称与类名相同；
- 构造函数可以有参数，因此可以发生重载；
- 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(){}
- 析构函数，没有返回值也不写void；
- 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~；
- 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载；
- 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。
class Person
{
public:
//构造函数
Person()
//Person(int a)有参数也可，调用时也要有参数
{
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
Person p;
}
int main() {
test01();
Person p1;
system("pause");
return 0;
}
任意键后：
图中，第一个构造函数是由于调用test01（）函数（创建了p），执行完test01后输出析构函数；之后由于创建p1，又执行构造函数，之后任意键后程序执行完毕，输出p1的析构函数。（构造和析构分别在由系统调用）
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 （无参又叫默认构造函数）
按类型分为： 普通构造和拷贝构造(除去拷贝构造都是普通构造（即有参和无参构造都是）)
三种调用方式：
括号法
显示法
隐式转换法
示例：
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数:将传入的类身上的所有属性，拷贝到自己身上
Person(const Person& p) {
//注意拷贝构造函数的形式：const 类名 引用
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1 括号法，常用
Person p1(10);
//注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
//Person p2();
//2.2 显式法
Person p2 = Person(10);
Person p3 = Person(p2);
//Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后，马上析构
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10);
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);
//注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
//Person p5(p4);
}
2.2.1无参构造函数调用
按照上述代码，调用函数test01.
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
2.2.2有参构造函数调用
按照上述代码，调用函数test02.
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1 括号法，常用
Person p1(10);
//注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
//Person p2();
//2.2 显式法
Person p2 = Person(10);
Person p3 = Person(p2);
//Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后，马上析构
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10);
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);
//注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
//Person (p4);
}
执行结果如下：（读者可自行分析）
下面对每种方式进行单独测试。
2.2.2.1括号法
test02()
{
//2.1 括号法，常用
Person p1(10);
//注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
//Person p2();
}
可见调用了有参构造函数，之后由于执行完毕调用析构函数。（注意：如要调用无参构造函数不要加括号，不会出错但编译器会将其当作一个函数声明（类型：类名，函数名：p2，无参），不会执行无参构造函数的调用）
2.2.2.2显式法
test02()
{
//2.2 显式法
Person p2 = Person(10);//相当于Person p2 （10）
Person p3 = Person(p2);//相当于Person p3 (p2)
//Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后，马上析构
}
2.2.2.2.1匿名对象测试
匿名对象在当前行执行结束后，系统立即回收掉匿名对象（即当前行已结束就调用析构函数）
void test03() {
Person(100);
cout << "********" << endl;
}
调用函数test03，由输出结果可知：在执行完 Person(100); 之后还未输出 ******** 就已经调用析构函数。
2.2.2.3隐式转换法
test02()
{
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); //相当于Person p4 （10）
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); //相当于Person p5 （p4）
//注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
//Person (p4);//系统会认为 Person (p4)=>Person p4,重新定义p4
}
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。
示例：
class Person {
public:
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
2.3.1初始化一个新对象
//1. 使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(100); //p对象已经创建完毕
Person p2(p1); //调用拷贝构造函数
Person p3 = p1; //拷贝构造
cout << p1.mage << endl;
cout << p2.mage << endl;
cout << p3.mage << endl;
//Person p3;
//p3 = p1; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
//cout << p3.mage << endl;//也可输出100
}
用p1由构造函数为p2和p3初始化。
2.3.2值传递的方式给函数参数传值
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {
//可调用p的一切属性和行为
cout << "好好工作！" << endl;
}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//值传递：临时拷贝
}
可以看出，值传递的方式给函数参数传值相当于调用拷贝构造函数。
2.3.3以值方式返回局部对象
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << (int*)&p1 << endl;
return p1;//返回局部变量相当于调用拷贝构造函数
}
void test03()
{
Person p = doWork2();
cout << (int*)&p << endl;
}
VS2022做了优化，返回值为对象时，不再产生临时对象，因而不再调用复制构造函数。（对于VS2017可以显示）
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.
2.4.1 默认系统添加
class Person {
public:
int age;
};
void test00()
{
//系统默认给无参构造函数、拷贝构造函数和析构函数
Person p1;
p1.age = 100;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
可见系统默认给了拷贝构造函数，无参构造函数和析构函数因为是空实现，故无输出。
2.4.2 用户定义有参构造函数
class Person {
public:
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test01()
{
Person p1(99);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
系统默认提高拷贝构造函数。
2.4.3 用户定义拷贝构造函数
class Person {
public:
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
可以看出，只定义拷贝构造函数，系统不会给无参和有参构造函数，对象定义失败。
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。
2.5.1浅拷贝
错误示例：
class Person {
public:
//有参构造函数
Person(int age, int height) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
m_age = age;
m_height = new int(height);//开辟堆区空间存放height
}
//系统默认拷贝构造函数:进行简单值拷贝
Person(const Person& p) {
m_age = p.m_age;
m_height = p.m_height;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height;
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18, 180);
Person p2(p1);//运用系统默认拷贝构造函数
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height << endl;
}
如此系统输出会报错：因为利用系统默认拷贝构造函数，会做浅拷贝处理（即简单值拷贝），p1和p2都指向同一个堆区空间，执行析构函数时会造成同一堆区空间重复释放。—这个问题要利用深拷贝进行处理。
2.5.2深拷贝
正确示例：
class Person {
public:
//有参构造函数
Person(int age, int height) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
m_age = age;
m_height = new int(height);
}
//自己定义：拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
m_height = new int(*p.m_height);//创建新的堆区空间
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height;//释放堆区空间
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18, 180);
Person p2(p1);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height << endl;
}
总结：如果属性有在堆区开辟的，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）... {}
示例：
class Person {
public:
传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化
//注意其格式：在构造函数基础上 加 ：属性名（初始化值）
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {
//实现功能与传统方式相同
//大括号内可进行其他操作
}
void PrintPerson() {
cout << "mA:" << m_A << endl;
cout << "mB:" << m_B << endl;
cout << "mC:" << m_C << endl;
}
private:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
int main() {
Person p(9,99,999);
p.PrintPerson();
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
一个问题：那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？
示例：
class Phone
{
public:
Phone(string name)
{
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数" << endl;
}
~Phone()
{
cout << "Phone析构函数" << endl;
}
private:
string m_PhoneName;
};
class Person
{
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造函数" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person析构函数" << endl;
}
void playGame()
{
cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
}
private:
string m_Name;
Phone m_Phone;
};
void test01()
{
Person p("张三" , "苹果");
p.playGame();
}
通过调用test01函数，可知：对于包含对象成员的调用：
构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
析构顺序与构造相反；
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：静态成员变量和静态成员函数.
2.8.1静态成员变量
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
示例：
class Person
{
public:
static int m_A; //静态成员变量
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//类内声明，类外初始化（与权限无关，只要是静态成员变量都可，同时类内不可初始化）
//只能在全局环境下初始化
int Person::m_A = 10;//公共权限
int Person::m_B = 10;//私有权限
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}
可以看出，静态成员变量是所有对象共享的，一旦改变所有对象的值都会改变。
2.8.２静态成员函数
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
示例：
class Person
{
public:
static void func(int a)//静态成员函数
{
cout << "func调用" << endl;
m_A = a;
//m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量;静态成员函数共享,非静态成员变量不知道是哪个对象的属性
}
//无论在哪个权限下都一样
static int m_A; //静态成员变量
int m_B;
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2()
{
cout << "func2调用" << endl;
}
};
//只能在全局环境下初始化
int Person::m_A = 10;//类外初始化
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
Person p2;
cout << "m_A:" << p1.m_A << endl;//共享一个静态成员变量
cout << "m_A:" << p2.m_A << endl;
p1.func(99);
cout << "m_A:" << p1.m_A << endl;//共享一个静态成员函数
cout << "m_A:" << p2.m_A << endl;
//2、通过类名
Person::func(999);
//Person::func2(); //私有权限访问不到
}
