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【C++核心篇】—— C++面向对象编程:封装相关语法使用和注意事项详解(全网最详细!!!)

时间:2024-08-04 12:28:16浏览次数:16  
标签:封装 函数 int 成员 C++ Person 对象 面向对象编程 构造函数

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

在本篇文章中,主要是对C++的基础语法进行回顾学习,回顾学习C++的基本语法规则、数据类型、控制结构以及面向对象编程的基本思想。

一、封装(类)

封装的概述:
将属性和行为作为一个整体,将属性和行为加以权限控制,表现生活中的事物

1.封装的使用(类和对象)

(1). 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:设计一个圆类,求圆的周长

constdoublePI=3.14;   //圆周率
class Circle{
public:
	int m_r; //属性,半径
	doublecalculateZC(){     //行为,获取到圆的周长
		return 2*PI*m_r;
	}
};
int main(){
	Circle c1;//通过圆类,创建圆的对象
	c1.m_r=10;//给圆对象的半径进行赋值操作
	cout << "圆的周长为:" << c1.calculateZC() << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

(2). 类属性和行为权限控制
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
a. public 公共权限 类内可以访问 类外可以访问

b.protected 保护权限 类内可以访问 类外不可以访问

c.private 私有权限 类内可以访问 类外不可以访问
注意:protected 和 private权限的区别(在类的继承里面会体现出来
protected :子类可以访问父类的保护权限的属性
private :子类不可以访问父类的私有权限的属性,只有自己才能访问

(3). 成员属性设置为私有的好处
好处1:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限
好处2:对于写权限,我们可以检测数据的有效性

示例:

class Person{
public:
	void setName(string name){    //姓名设置可读可写
		m_Name = name;
	}
	string getName(){
		returnm_Name;
	}
private:
	string m_Name;//可读可写
};
int main(){
	Person p;     
	p.setName("张三");  //姓名设置
	cout << "姓名:" << p.getName() << endl;   //读取姓名
	system("pause");
	return 0;
}

(4). 静态成员
静态成员就是在成员变量和成员函数前加关键字static,称为静态成员
静态成员分为
1) 静态成员变量特点:
a. 所有对象共享同一份数据
b. 在编译阶段分配内存
c. 类内声明,类外初始化

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
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;

2) 静态成员函数特点:
a. 所有对象共享同一个函数
b. 静态成员函数只能访问静态成员变量

(5). struct和class区别
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
struct :默认权限为公有
class :默认权限为私有

(6). 成员函数的类内申明,类外实现用法

class Person{
public:
    //类内声明:
    Person(string Name,int Age);
	void show();
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};
//类外实现(类外定义):成员函数类外实现
Person::Person(string Name,int Age){
	    this->m_Name = Name;
	    this->m_Age = Age;
    }
void Person::show(){    //姓名设置可读可写
		cout << "姓名为:" << this->m_Name << "年龄为:" << this->m_Age <<endl;
	}

总结:在类外定义的时候加个作用域即可

2. 对象的初始化和清理

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题
a. 一个对象或者变量没有初始状态,对其使用后果是未知
b. 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

2.1 构造函数

作用: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。

使用语法:类名(){}

结构
1.构造函数,没有返回值也不写void
2.函数名称与类名相同
3.构造函数可以有参数,因此可以发生重载
4.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

2.2 析构函数

作用: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。(一般自己new出来的堆区的数据,使用完需要释放时用
使用语法:~类名(){}
结构
1.析构函数,没有返回值也不写void
2.函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
3.析构函数不可以有参数,因此不可以发生重载
4.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

示例:
class Person{
public:
   Person(){     //无参构造函数
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
	}
	~Person(){     //析构函数
		cout << "Person的析构函数调用" << endl;
	}
};

注意: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。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。

2.3 构造函数的分类及调用

(1) 两种分类方式
a. 按参数分为:有参构造和无参构造
b. 按类型分为:普通构造和拷贝构造
(2) 三种调用方式
a. 括号法 b. 显示法 c. 隐式转换法
示例:

class Person{
public:
   Person(){
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
		}
   Person(int a){
        age = a;
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
		}
	Person(const Person & p){
		age = p.age;
		cout << "拷贝构造函数!" << endl; 
		}
	~Person(){
	 cout << "Person的析构函数调用" << endl; 
	 }
public:
	int age;
};
int main(){
	//括号法,常用:
	Person p1;              	Person p2(10);  // 调用有参构造函数
	//显式法
	Person p3 = Person(10);   Person p4 = Person(p2);  //调用拷贝构造
	//隐式转换法
    Person p5 = 10;            Person p6 = p5; //Person p6 = Person(p5);
	system("pause");
	return 0;
}

注意
a. Person(10)单独写就是匿名对象,当执行完当前行后,会被编译器立即释放
b. 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 = Person(p2)
Person (p4);   //会出现重定义的报错,这行代码等于:Person p4

c. 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 p1()
(3) 拷贝构造函数调用时机

a. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

Person man(100);             //man对象已经创建完毕
Person newman(man);         //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man;      //拷贝构造

b. 值传递的方式给函数参数传值
c. 以值方式返回局部对象(要注意,this指针时会提到

Person doWork2(){}
Person p = doWork2();

(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
a. 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
b. 如果用户定义拷贝构造函数,c++不会再提供其他构造函数

(5) 构造函数初始化列表
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
	Person(int a, int b, int c): m_A(a), m_B(b), m_C(c){}
private:
	int m_A;  
	int m_B;    
	int m_C;
};

3. 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,两者的区别主要如下:
浅拷贝:简单的赋值拷贝操作(编译器默认提供的拷贝构造就是浅拷贝
深拷贝:在堆区重新申请空间,进行拷贝操作(可以避免重复释放堆区内存的问题
示例:

class Person{
public:
	Person(){}
	Person(int age, int height){
		m_age = age;
		m_height = newint(height);
	}
	~Person(){
		delete m_height;
	}
public:
	int m_age;
	int * m_height;
};
void test(){
	Personp1(18,180);
	Personp2(p1);
}
int main(){
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

上述的示例中,只使用浅拷贝,会带来如下的问题:重复释放堆区内存的问题
在这里插入图片描述

解决:自己实现拷贝构造函数,利用深拷贝解决浅拷贝带来的问题。
在这里插入图片描述
拷贝构造函数如下

Person(const Person & p){
	m_age = p.m_age;
	m_height = new int( *p.m_height);
};

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。

4. C++对象模型和this指针

(1) 成员变量和成员函数分开存储
在C++中,类内的成员变量和成员函数分开存储,只有非静态成员变量才属于类的对象上
如何验证
分别创建空对象,具有非静态成员变量的对象,和具有其他的类型的对象(静态、非静态成员函数,静态成员变量),然后分别打印出对象的所占用的字节的空间的大小即可。

1)空对象占用内存空间为:1
C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间,是为了区分空对象占内存的位置,每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
2)其他的非空对象的内存大小
按非静态成员变量的大小来计算,比如,一个int 类型的非静态成员的对象为:4,具有两个的为:8;
疑问
既然非静态成员函数的也不属于类的对象上,每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例,也就是说多个同类型的对象会共用一块代码,那么这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢?(this指针来解决这个问题

(2) this指针概念与使用

c++通过提供特殊的对象指针,this指针,解决区分不同对象调用自己的成员函数的问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象
作用
a.当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分

b.在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用return *this

示例:

class Person{
public:
	Person(int age){
		//age = age;	//形参和成员变量同名时,此时编译器会认为Person(int age)中的age和形参的age是一个东西,因此无法将形参传入的数值赋予成员变量的age
		this->age=age;   //1、当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分
	}
	Person & PersonAddPerson(Person p){
		this->age += p.age;
		return *this;//返回对象本身
	}
public:
	int age;    //一般成员变量命名为m_age,可以避免这个问题
};
void test(){
	Person p1(10);   Person p2(10);
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);  //链式编程的思想
	cout << "p1.age=" << p1.age << "p2.age=" << p2.age << endl;	
}
int main(){
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

注意返回本体要使用引用的方式(Person & PersonAddPerson(Person p){})
如果返回的是值得形式,思考一下这行代码返回得p2.age值是多少?

p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);

提醒一下:返回的是值的形式,上述的代码中的会调用默认的拷贝构造函数,相当于P2只执行一次相加的操作,这里返回的p2的年龄

(3) 空指针访问成员函数
C++中空指针也是可以调用成员函数的,但是也要注意有没有用到this指针,如果用到this指针,需要加以判断保证代码的健壮性
例如:

void ShowPerson(){
	if(this == NULL){return;}
	cout << mAge << endl;
	}
//使用的时候:
Person*p=NULL;       
p->ShowPerson(); //但是如果成员函数中用到了this指针,就不可以了

解释:再调用空指针的成员函数的ShowPerson时,里面使用了成员属性mAge ,编译器会默认调用this指针,this->mAge,故需要对this进行判断是否为空。

(4) const修饰成员函数

1) 常函数
a. 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数

void ShowPerson() const {}

b. 常函数内不可以修改成员属性

c. 成员属性声明时加关键字mutable后,在常函数中依然可以修改

mutable int m_A;//可修改可变的

2) 常对象
a.声明对象前加const称该对象为常对象

const Person person;//常量对象

b.常对象只能调用常函数

5. 友元

在程序里,有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问,就需要用到友元的技术。
作用:友元的目的就是让一个函数或者类访问另一个类中私有成员
使用:友元的关键字为 friend,友元有三种实现:全局函数做友元类做友元
成员函数做友元

(1) 全局函数作友元
想让某个全局函数访问某个类的私有属性,只需在类中使用friend关键字+该函数的申明即可,如:

class Building {
	friend void goodPerson(Building * building);
	private:
		string m_BedRoom;
}
//全局函数
void goodPerson(Building * building){
	cout << building->m_BedRoom << endl;
}

(2) 类作友元

class Building {
	//告诉编译器以访问到Building类中私有内容
	friend class goodPerson;
};
void goodPerson::visit(){
	cout << building->m_SittingRoom <<endl;   //goodPerson类的构造函数,访问了Building类building对象中的私有的属性
}

(3) 成员函数做友元

class Building {
	//告诉编译器goodPerson类中的visit成员函数以访问到Building类中私有内容
	friend void goodPerson::visit();
};

总结一句就是,==你想使用A(可以是普通的函数、类、成员函数)去访问B类中的私有属性,只需在B类中定义中,使用关键字friend再申明一次A即可,==这就是友元的用法。

6. 运算符重载

运算符重载概念:对已有的运算符重新进行定义,赋予其另一种功能,以适应不同的数据类型

标签:封装,函数,int,成员,C++,Person,对象,面向对象编程,构造函数
From: https://blog.csdn.net/2401_82458959/article/details/140569982

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