C++ 类和对象

C++ 是面向对象的编程语言,对象就是面向对象程序设计的核心。所谓对象就是真实世界中的实体,对象与实体是一一对应的,也就是说现实世界中每一个实体都是一个对象,它是一种具体的概念。本文主要介绍 C++ 类和对象。

面向对象编程(Object Oriented Programming,简称 OOP)是 C++ 与 C 语言的最大区别,而类和对象就是 C++ 面向对象的基础,对类和对象具有深刻的理解,对于编写 C++ 程序来说有很大帮助。

什么是类

具有相同特性(数据元素)和行为(功能)的对象的抽象就是类。因为类本身只是一个抽象,因此并不能直接拿来用,我们必须先定义类,然后根据类创建对象,然后才可以使用对象里面的属性和方法。

类(class)是 C++ 的核心特性,通常被称为用户定义的类型,目的是将一组数据打包成一个结构,这一点和结构体(struct)的概念类似。不过,C++ 中的类比结构体有更多特性。

定义 C++ 类

定义一个类,本质上是定义一个数据类型的蓝图,也就是说,它定义了类的对象包括了什么,以及可以在这个对象上执行哪些操作。

语法:

class ClassName      // 类名
{
PropertyModifier:    // 修饰符
    propertoys   // 属性列表
    functions    // 函数列表
};

C++ 类定义的细节:

  1. 类定义是以关键字 class 开头,后跟类的名称;
  2. 类的主体是包含在一对花括号({ })中;
  3. 类定义后必须跟着一个分号(;)或一个声明列表;
  4. 修饰符用于修饰属性和函数,有 public、protected、private 三种。

下面的代码使用关键字 class 定义 Box 数据类型:

class Box
{
public:
    double length;   // 盒子的长度
    double width;    // 盒子的宽度
    double height;   // 盒子的高度
};

关键字 public 确定了类成员的访问属性。在类对象作用域内,公共成员在类的外部是可访问的。

除了 public,还可以使用 privateprotected,这个我们稍后会进行讲解。

创建对象

类提供了对象的蓝图,所以根据类来创建的对象(Object),对象也称为实例(Instance)。创建对象的语法如下:

Classname classVar(param);

其中,Classname 是预先定义好的类,classVar 是对象名称,括号中的 param 是这个类的构造函数的参数列表。这个过程也称为“实例化”。

如果构造函数没有任何参数,那么我们在对象后面就不可以加小括号,这种情况就跟创建基本数据类型或结构体的变量一样。

例如,下面示例声明了类 Box 的两个对象:

Box box1;          // 声明 box1,类型为 Box
Box box2;          // 声明 box2,类型为 Box

对象 box1 和 box2 都有它们各自的数据成员。

访问数据成员

类的对象的公共数据成员可以使用直接成员访问运算符(.)来访问,例如:

double len = box.length;  // 获取盒子的长度

注意,私有的成员(private)和受保护的成员(protected)是不能使用直接成员访问运算符(.)来直接访问。

构造函数

在 C++ 中,当我们创建一个类时,编译器会自动为其添加一个跟类名一样的函数,该函数没有任何的返回值,且该函数不做任何操作,这个函数就是默认的构造方法(或构造函数)。构造方法用于创建对象时使用,每当创建一个类的实例对象时,C++ 解释器都会自动调用它。

默认的构造函数是没有任何参数的,但是 C++ 允许我们重写该函数,为其设置任意多个和任意类型的参数。如果我们在构造函数里设置了参数,那么在实例化类对象的时候,必须要传入相对应的参数。

类构造函数的定义:

class Classname
{
public:
    Classname(){}   
};

C++ 构造方法的名字与类名完全一致,该函数默认没有任何参数,并且是自动调用,不需要我们手动调用。

示例:创建构造函数参数为空的类对象

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
public:
    Box()
    {
        cout << "Create a Box" << endl;
    }
    double length;   // 盒子的长度
    double width;    // 盒子的宽度
    double height;   // 盒子的高度
};

int main(void)
{
    Box box;
    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

Create a Box

下面示例将演示如何使用带参数的构造函数,实例化时需要传入对应的参数。

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
public:
    Box()
    {
        cout << "Create a Box" << endl;
    }

    Box(double length, double width, double height)
    {
        this->length = length;
        this->width  = width;
        this->height = height;
    }

    double length;   // 盒子的长度
    double width;    // 盒子的宽度
    double height;   // 盒子的高度
};

int main(void)
{
    Box box(30, 20, 10);

    cout << "Length = " << box.length << ", ";
    cout << "Width = " << box.width << ", ";
    cout << "Height = " << box.height << endl;

    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

Length = 30, Width = 20, Height = 10

析构函数

在 C++ 中,构造函数用来做一些类的初始化工作,而且是系统自动调用。同样,在类被销毁时,系统还提供了一个析构函数,用来做一些清理工作,比如释放分配的内存、关闭打开的文件等。和构造函数一样,析构函数也是系统自动调用。

析构函数(Destructor)也是一种特殊的成员函数,没有返回值,不需要程序员显式调用(程序员也没法显式调用),而是在销毁对象时自动执行。构造函数的名字和类名相同,而析构函数的名字是在类名前面加一个 ~ 符号。

析构函数没有参数,不能被重载,因此一个类只能有一个析构函数。如果用户没有定义,编译器会自动生成一个默认的析构函数。

示例:给 Box 类添加析构函数

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
public:
    Box()
    {
        cout << "Create a Box" << endl;
    }

    Box(double length, double width, double height)
    {
        this->length = length;
        this->width  = width;
        this->height = height;
    }

    ~Box()
    {
        cout << "Delete a Box" << endl;
    }

    double length;   // 盒子的长度
    double width;    // 盒子的宽度
    double height;   // 盒子的高度
};

int main(void)
{
    Box box(30, 20, 10);

    cout << "Length = " << box.length << ", ";
    cout << "Width = " << box.width << ", ";
    cout << "Height = " << box.height << endl;

    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

Length = 30, Width = 20, Height = 10
Delete a Box

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