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C++类和对象
类和对象
1. 类和对象的基本概念
- 类 (Class): 类是C++中的一种用户定义的数据类型，它封装了数据和操作这些数据的函数。类定义了对象的属性和行为。
- 对象 (Object): 对象是类的实例。创建对象时，类的构造函数被调用来初始化对象的属性。
注意事项:
- 类的定义通常放在头文件 (.h 或 .hpp) 中，类的实现放在源文件 (.cpp) 中。
- 类名通常使用大写开头的驼峰命名法，如
MyClass。
2. 类的定义和成员
- 成员变量 (Member Variables): 又称数据成员，是类中定义的数据。
- 成员函数 (Member Functions): 又称方法，是类中定义的函数，用于操作成员变量。
class MyClass {
public:
int myVariable; // 成员变量
void myFunction(); // 成员函数
};
注意事项:
- 成员变量应尽量使用私有访问修饰符 (private)，通过公有成员函数 (public) 进行访问，以实现封装。
3. 构造函数和析构函数
- 构造函数 (Constructor): 用于初始化对象，当对象创建时自动调用。构造函数没有返回类型，其名称与类名相同。
- 析构函数 (Destructor): 用于清理对象，当对象销毁时自动调用。析构函数也没有返回类型，其名称与类名前加波浪号 (
~) 相同。
class MyClass {
public:
MyClass() { /* 构造函数 */ }
~MyClass() { /* 析构函数 */ }
};
注意事项:
- 如果没有定义构造函数，C++编译器会生成一个默认构造函数。
- 析构函数不能被重载，一个类只能有一个析构函数。
4. 访问控制和封装
- 访问修饰符 (Access Specifiers): 用于控制类成员的访问权限，包括
public,private, 和protected。public: 公有成员可以被任何代码访问。private: 私有成员只能被类的成员函数访问。protected: 保护成员可以被类和其派生类的成员函数访问。
class MyClass {
private:
int privateVar;
public:
int publicVar;
protected:
int protectedVar;
};
注意事项:
- 在实际开发中，建议成员变量尽量使用
private，通过公有成员函数提供访问接口，以实现封装和信息隐藏。
5. this指针
- this指针: 每个对象内部都有一个
this指针，指向调用成员函数的对象本身。在成员函数中可以使用this指针访问对象的成员变量和成员函数。
class MyClass {
public:
void setVar(int var) {
this->myVariable = var;
}
private:
int myVariable;
};
注意事项:
this指针只能在类的成员函数中使用，不能在静态成员函数中使用。
6. 静态成员
- 静态成员变量 (Static Member Variables): 属于类而不是某个具体对象的变量。它们在所有对象之间共享。
- 静态成员函数 (Static Member Functions): 不依赖于某个对象的成员函数，可以直接通过类名调用。
class MyClass {
public:
static int staticVar;
static void staticFunction() {
// 静态成员函数只能访问静态成员变量
staticVar = 10;
}
};
int MyClass::staticVar = 0; // 静态成员变量的定义
注意事项:
- 静态成员变量需要在类外定义和初始化。
- 静态成员函数不能访问非静态成员变量和成员函数。
7. 常量成员函数和常量对象
- 常量成员函数 (Const Member Functions): 不修改对象状态的成员函数。用
const关键字修饰。 - 常量对象 (Const Objects): 不可修改的对象，用
const关键字修饰。
class MyClass {
public:
void myFunction() const {
// 不能修改成员变量
}
};
const MyClass obj;
obj.myFunction(); // 常量对象只能调用常量成员函数
注意事项:
- 常量成员函数只能调用其他常量成员函数。
- 常量对象只能调用常量成员函数。
8. 友元函数和友元类
- 友元函数 (Friend Functions): 可以访问类的私有和保护成员的非成员函数，用
friend关键字声明。 - 友元类 (Friend Classes): 允许访问另一个类的私有和保护成员的类，用
friend关键字声明。
class MyClass {
private:
int privateVar;
public:
friend void friendFunction(MyClass& obj);
};
void friendFunction(MyClass& obj) {
obj.privateVar = 10; // 友元函数可以访问私有成员
}
注意事项:
- 使用友元函数和友元类时要谨慎，避免破坏类的封装性。
9. 运算符重载
- 运算符重载 (Operator Overloading): 允许为用户定义的类重载运算符，使其能够对对象进行操作。
class MyClass {
public:
int var;
MyClass operator+(const MyClass& other) {
MyClass result;
result.var = this->var + other.var;
return result;
}
};
注意事项:
- 并非所有运算符都可以重载。
- 重载运算符应保持运算符的原有语义，避免滥用。
10. 继承和多态
- 继承 (Inheritance): 允许一个类继承另一个类的属性和行为，形成父类 (Base Class) 和子类 (Derived Class) 的关系。
- 多态 (Polymorphism): 允许使用基类指针或引用调用子类的重载函数。通过虚函数 (Virtual Functions) 实现。
class Base {
public:
virtual void show() {
std::cout << "Base class" << std::endl;
}
};
class Derived : public Base {
public:
void show() override {
std::cout << "Derived class" << std::endl;
}
};
注意事项:
- 构造函数不能是虚函数。
- 使用多态时，确保基类的析构函数是虚函数。
11. 抽象类和纯虚函数
- 抽象类 (Abstract Class): 包含一个或多个纯虚函数的类，不能创建对象。
- 纯虚函数 (Pure Virtual Functions): 没有实现的虚函数，用
= 0语法声明。
class AbstractClass {
public:
virtual void pureVirtualFunction() = 0; // 纯虚函数
};
注意事项:
- 子类必须实现所有纯虚函数才能实例化对象。
12. 组合与聚合
- 组合 (Composition): 一个类包含另一个类的对象，形成“拥有”关系。
- 聚合 (Aggregation): 一个类包含另一个类的指针或引用，形成“部分-整体”关系。
class Engine {};
class Car {
private:
Engine engine; // 组合关系
};
class Person {
private:
Car* car; // 聚合关系
};
注意事项:
- 组合关系中，包含对象的生命周期由包含类管理。
- 聚合关系中，包含对象的生命周期不受包含类影响。
13. 深拷贝和浅拷贝
- 浅拷贝 (Shallow Copy): 复制对象时，只复制对象的内存地址，原对象和副本共享同一块内存。
- 深拷贝 (Deep Copy): 复制对象时，创建原对象的完整副本，两者独立。
class MyClass {
public:
MyClass(const MyClass& other) {
// 实现深拷贝
}
};
注意事项:
- 如果类包含指针成员，确保实现深拷贝以避免潜在的内存泄漏或悬挂指针。
14. 智能指针
- 智能指针 (Smart Pointers): 提供自动内存管理的指针，包括
std::unique_ptr,std::shared_ptr, 和std::weak_ptr。
#include <memory>
std::unique_ptr<MyClass> ptr = std::make_unique<MyClass>();
注意事项:
- 使用智能指针可以避免内存泄漏和悬挂指针问题，但需要理解其生命周期和使用场景。
通过以上各个
知识点的整理和讲解，你可以对C++中的类和对象有一个全面的了解。每个知识点都有其重要性和应用场景，掌握这些知识将有助于编写更高效、健壮的C++代码。
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