一、類和對(duì)象的基本概念

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

C語(yǔ)言使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)：

程序 = 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 算法

程序由全局變量以及眾多相互調(diào)用的函數(shù)組成 。算法以函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，用于對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的不足

1.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中，函數(shù)和其所操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有直觀的聯(lián)系。

2.隨著程序規(guī)模的增加，程序逐漸難以理解，很難一下子看出來(lái)：

某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到底有哪些函數(shù)可以對(duì)它進(jìn)行操作？

某個(gè)函數(shù)到底是用來(lái)操作哪些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的？

任何兩個(gè)函數(shù)之間存在怎樣的調(diào)用關(guān)系？

3.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)沒(méi)有“封裝”和“隱藏”的概念。 要訪問(wèn)某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的某個(gè)變量，就可以直接訪問(wèn)，那么當(dāng)該變量的定義有改動(dòng)的時(shí)候，就要把所有訪問(wèn)該變量的語(yǔ)句找出來(lái)修改，十分不利于程序的維護(hù)、擴(kuò)充。

4.難以查錯(cuò)，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的值不正確時(shí)，難以找出到底是那個(gè)函數(shù)導(dǎo)致的。

5.重用：在編寫某個(gè)程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)其需要的某項(xiàng)功 能，在現(xiàn)有的某個(gè)程序里已經(jīng)有了相同或類似的 實(shí)現(xiàn)，那么自然希望能夠?qū)⒛遣糠执a抽取出來(lái)， 在新程序中使用。

6.在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中，隨著程序規(guī)模的增大，由 于程序大量函數(shù)、變量之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，要抽取這部分代碼，會(huì)變得十分困難。

總之，結(jié)構(gòu)化的程序，在規(guī)模龐大時(shí)，會(huì)變得難以理解，難以擴(kuò)充（增加新功能），難以查錯(cuò)，難以重用。

• 如何更高效地實(shí)現(xiàn)函數(shù)的復(fù)用？
• 如何更清晰的實(shí)現(xiàn)變量和函數(shù)的關(guān)系？使得程序 更清晰更易于修改和維護(hù)。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)

面向?qū)ο蟮某绦?= 類 + 類 + …+ 類

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法：

將某類客觀事物共同特點(diǎn)（屬性）歸納出來(lái)，形成一個(gè)數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)（可以用多個(gè)變量描述事物的屬性）；

將這類事物所能進(jìn)行的行為也歸納出來(lái)，形成一個(gè)個(gè)函數(shù)， 這些函數(shù)可以用來(lái)操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(這一步叫“抽象”）。

然后，通過(guò)某種語(yǔ)法形式，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的函 數(shù)“捆綁”在一起，形成一個(gè)“類”，從而使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法呈現(xiàn)出顯而易見(jiàn)的緊密關(guān)系，這就是“封裝”。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)具有“抽象”，“封裝”“繼承”“多態(tài)” 四個(gè)基本特點(diǎn)。

例如：

將長(zhǎng)、寬變量和設(shè)置長(zhǎng)，寬，求面積，以及求周長(zhǎng)的三個(gè)函數(shù)“封裝”在一起，就能形成一個(gè)“矩形類”。

長(zhǎng)、寬變量成為該“矩形類”的“成員變量”，三個(gè)函數(shù)成為該類的“成員函數(shù)” 。 成員變量和成員函數(shù)統(tǒng)稱為類的成員。

class CRectangle
{
public:
	int w, h;
	int Area() {
		return w * h;
	}
	int Perimeter(){
		return 2 * ( w + h);
	}
	void Init( int w_,int h_ ) {
		w = w_; h = h_;
	}
}; // 必須有分號(hào)

通過(guò)類，可以定義變量。類定義出來(lái)的變量，也稱為類的實(shí)例，就是我們所說(shuō)的“對(duì)象” 。

C++中，類的名字就是用戶自定義的類型的名字?？梢韵笫褂没绢愋湍菢觼?lái)使用它。CRectangle 就是一種用戶自定義的類型。

int main( )
{
	int w,h;
	CRectangle r; //r 是一個(gè)對(duì)象
	cin >> w >> h;
	r.Init( w,h);
	cout << r.Area() << endl 
	<<r.Perimeter();
	return 0;
}

對(duì)象的內(nèi)存分配

類的內(nèi)存分配與結(jié)構(gòu)體分配內(nèi)存相同，類的成員函數(shù)所占內(nèi)存不屬于類。

每個(gè)對(duì)象各有自己的存儲(chǔ)空間。一個(gè)對(duì)象的某個(gè)成員變量被改變了，不會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象。

和結(jié)構(gòu)變量一樣，對(duì)象之間可以用 “=”進(jìn)行賦值，但是不能用 “==”，“!=”，“>”,“<”“>=”“<=”進(jìn)行比較，除非這些運(yùn)算符經(jīng)過(guò)了“重載”（第四篇講）。

使用類的成員變量和成員函數(shù)

用法1：對(duì)象名.成員名

CRectangle r1,r2;
r1.w = 5;
r2.Init(5,4);

用法2： 指針->成員名

CRectangle r1,r2;
CRectangle * p1 = & r1;
CRectangle * p2 = & r2;
p1->w = 5;
p2->Init(5,4); //Init作用在p2指向的對(duì)象上

用法3：引用名.成員名

CRectangle r2;
CRectangle & rr = r2;
rr.w = 5;
rr.Init(5,4); //rr 的值變了，r2 的值也變

二、類和對(duì)象基礎(chǔ) 類成員的可訪問(wèn)范圍

在類的定義中，用下列訪問(wèn)范圍關(guān)鍵字來(lái)說(shuō)明類成員

可被訪問(wèn)的范圍：

private: 私有成員，只能在成員函數(shù)內(nèi)訪問(wèn)
public : 公有成員，可以在任何地方訪問(wèn)
protected: 保護(hù)成員，后面再說(shuō)，暫時(shí)理解和私有成員類似

以上三種關(guān)鍵字出現(xiàn)的次數(shù)和先后次序都沒(méi)有限制。

代碼如下（示例）：

class className {
private:
	私有屬性和函數(shù)
public:
	公有屬性和函數(shù)
protected:
	保護(hù)屬性和函數(shù)
};

如過(guò)某個(gè)成員前面沒(méi)有上述關(guān)鍵字，則缺省地被認(rèn)為是私有成員。

class Man {
	int nAge; // 私有成員
	char szName[20]; // 私有成員
public:
	void SetName(char * szName){
	strcpy( Man::szName,szName);
	}
};

在類的成員函數(shù)內(nèi)部，能夠訪問(wèn)：

• 當(dāng)前對(duì)象的全部屬性、函數(shù)；
• 同類其它對(duì)象的全部屬性、函數(shù)。

在類的成員函數(shù)以外的地方，只能夠訪問(wèn)該類對(duì)象的公有成員。

成員函數(shù)在類內(nèi)聲明，一般在類外實(shí)現(xiàn)（也可類內(nèi)聲明并實(shí)現(xiàn)），需要加上“類名::”。

class CEmployee {
private:
	char szName[30]; // 名字
public :
	int salary; // 工資
	void setName(char * name);
	void getName(char * name);
	void averageSalary(CEmployee e1,CEmployee e2);
};
void CEmployee::setName( char * name) {
	strcpy( szName, name); //ok
}
void CEmployee::getName( char * name) {
	strcpy( name,szName); //ok
}
void CEmployee::averageSalary(CEmployee e1,CEmployee e2){
	cout << e1.szName; //ok ，訪問(wèn)同類其他對(duì)象私有成員
	salary = (e1.salary + e2.salary )/2;
	}
int main()
{
	CEmployee e;
	strcpy(e.szName,"Tom1234567889"); // 編譯錯(cuò)，不能訪問(wèn)私有成員
	e.setName( "Tom"); // ok
	e.salary = 5000; //ok
	return 0;
}

設(shè)置私有成員的機(jī)制，叫“隱藏”

• “隱藏”的目的是強(qiáng)制對(duì)成員變量的訪問(wèn)一定要通過(guò)成員函數(shù) 進(jìn)行，那么后成員變量的類型等屬性修改后，只需要更改成員函數(shù)即可。否則，所有直接訪問(wèn)成員變量的語(yǔ)句都需要修改。

同樣我們也可以用struct定義類

struct CEmployee {
	char szName[30]; // 公有!!
public :
	int salary; // 工資
	void setName(char * name);
	void getName(char * name);
	void averageSalary(CEmployee
	e1,CEmployee e2);
};

和用"class"的唯一區(qū)別，就是未說(shuō)明是公有，還是私有的成員。

成員函數(shù)的重載及參數(shù)缺省

• 成員函數(shù)也可以重載
• 成員函數(shù)可以帶缺省參數(shù)。

注：使用缺省參數(shù)要注意避免有函數(shù)重載時(shí)的二義性

構(gòu)造函數(shù)(constructor)

基本概念

成員函數(shù)的一種
名字與類名相同，可以有參數(shù)，不能有返回值(void也不行)
作用是對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化，如給成員變量賦初值
如果定義類時(shí)沒(méi)寫構(gòu)造函數(shù)，則編譯器生成一個(gè)默認(rèn)的無(wú)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)無(wú)參數(shù)，不做任何操作。

• 如果定義了構(gòu)造函數(shù)，則編譯器不生成默認(rèn)的無(wú)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
• 對(duì)象生成時(shí)構(gòu)造函數(shù)自動(dòng)被調(diào)用。對(duì)象一旦生成，就再也不能在其上執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)
• 一個(gè)類可以有多個(gè)構(gòu)造函數(shù)

為什么需要構(gòu)造函數(shù)：

構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行必要的初始化工作，有了構(gòu)造函數(shù)，就不 必專門再寫初始化函數(shù)，也不用擔(dān)心忘記調(diào)用初始化函數(shù)。

有時(shí)對(duì)象沒(méi)被初始化就使用，會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)。對(duì)象不初始化是件很糟糕的事。

代碼如下（示例）：

class Complex {
private :
double real, imag;
public:
	Complex( double r, double i = 0);
};
Complex::Complex( double r, double i) {
	real = r; imag = i;
}
int main()
{
	Complex c1; // error, 缺少構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)
	Complex * pc = new Complex; // error, 沒(méi)有參數(shù)
	Complex c1(2); // OK
	Complex c1(2,4), c2(3,5);
	Complex * pc = new Complex(3,4);
	return 0;
}

同樣的構(gòu)造函數(shù)也可以根據(jù)需求重載。

構(gòu)造函數(shù)最好是public的，private構(gòu)造函數(shù)不能直接用來(lái)初始化對(duì)象

構(gòu)造函數(shù)在數(shù)組中的使用

class Test {
public:
	Test( int n) { } //(1)
	Test( int n, int m) { } //(2)
	Test() { } //(3)
};
Test array1[3] = { 1, Test(1,2) };// 三個(gè)元素分別用(1),(2),(3)初始化
Test * pArray[3] = { new Test(4), new Test(1,2) };//兩個(gè)元素分別用(1),(2) 初始化

拷貝（復(fù)制）構(gòu)造函數(shù)

• 只有一個(gè)參數(shù),即對(duì)同類對(duì)象的引用。 形如 X::X( X& )或X::X(const X &), 二者選一 后者能以常量對(duì)象作為參數(shù)
• 如果沒(méi)有定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，那么編譯器生成默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)。默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)完成復(fù)制功能。

如果定義的自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)，則默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)不存在。

class Complex {
public :
	double real,imag;
	Complex(){ }
	Complex( const Complex & c ) {
	real = c.real;
	imag = c.imag;
	cout << “Copy Constructor called”;
	}
};
Complex c1;
Complex c2(c1);//調(diào)用自己定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)，輸出 Copy Constructor called

拷貝構(gòu)造函數(shù)起作用的三種情況

當(dāng)用一個(gè)對(duì)象去初始化同類的另一個(gè)對(duì)象時(shí)。

Complex c2(c1);
Complex c2 = c1; //初始化語(yǔ)句，非賦值語(yǔ)句

如果某函數(shù)有一個(gè)參數(shù)是類 A 的對(duì)象， 那么該函數(shù)被調(diào)用時(shí)，類A的拷貝構(gòu)造函數(shù)將被調(diào)用。

class A
{
public:
	A() { };
	A( A & a) {
		cout << "Copy constructor called" <<endl;
	}
};
void Func(A a1){ }
int main(){
	A a2;
	Func(a2);
	return 0;
}

程序輸出結(jié)果為: Copy constructor called

如果函數(shù)的返回值是類A的對(duì)象時(shí)，則函數(shù)返回時(shí)， A的拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用:

class A
{
public:
	int v;
	A(int n) { v = n; };
	A( const A & a) {
		v = a.v;
		cout << "Copy constructor called" <<endl;
	}
};
A Func() {
A b(4);
	return b;
}
int main() {
	cout << Func().v << endl; return 0;
}

輸出結(jié)果：

Copy constructor called
4

注意：對(duì)象間賦值并不導(dǎo)致拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用

類型轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)

• 定義轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)類型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
• 只有一個(gè)參數(shù)，而且不是拷貝構(gòu)造函數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，一般就可以看作是轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)。
• 當(dāng)需要的時(shí)候，編譯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)，建立 一個(gè)無(wú)名的臨時(shí)對(duì)象(或臨時(shí)變量)。

//Comlex是一個(gè)類
Complex( int i) {// 類型轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)
	cout << "IntConstructor called" << endl;
	real = i; imag = 0;
}

析構(gòu)函數(shù)（destructors）

名字與類名相同，在前面加‘~'， 沒(méi)有參數(shù)和返回值，一個(gè)類最多只能有一個(gè)析構(gòu)函數(shù)。

析構(gòu)函數(shù)對(duì)象消亡時(shí)即自動(dòng)被調(diào)用?？梢远x析構(gòu)函數(shù)來(lái)在 對(duì)象消亡前做善后工作，比如釋放分配的空間等

如果定義類時(shí)沒(méi)寫析構(gòu)函數(shù)，則編譯器生成缺省析構(gòu)函數(shù)。 缺省析構(gòu)函數(shù)什么也不做。

如果定義了析構(gòu)函數(shù)，則編譯器不生成缺省析構(gòu)函數(shù)。

class String{
private :
char * p;
public:
	String () {
	p = new char[10];
	}
	~ String () ;
};
String::~ String()
{
	delete [] p;
}

對(duì)象數(shù)組生命期結(jié)束時(shí)，對(duì)象數(shù)組的每個(gè)元素的析構(gòu)函數(shù)都會(huì)被調(diào)用。
delete 運(yùn)算導(dǎo)致析構(gòu)函數(shù)調(diào)用。

Ctest * pTest;
pTest = new Ctest; // 構(gòu)造函數(shù)調(diào)用
delete pTest; // 析構(gòu)函數(shù)調(diào)用

pTest = new Ctest[3]; // 構(gòu)造函數(shù)調(diào)用3次 次
delete [] pTest; // 析構(gòu)函數(shù)調(diào)用3次

一旦有對(duì)象生成調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
一旦有對(duì)象消亡調(diào)用析構(gòu)函數(shù)

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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