类

在C++中，类（Class） 是一种用户定义的数据类型，它将数据和操作这些数据的函数封装在一起，实现了面向对象编程的核心思想：封装、继承、多态。

1. 类的基本定义

类是对对象的一种抽象描述。它定义了对象的属性（成员变量）和行为（成员函数），是一种数据和函数的集合。

语法：

class ClassName {
private:   // 私有成员，默认访问权限
    // 数据成员（属性）

public:    // 公有成员
    // 构造函数
    // 成员函数（方法）
};

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
private:
    string name; // 私有成员变量
    int age;

public:
    // 构造函数：初始化对象
    Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}

    // 成员函数：操作类的属性
    void display() {
        cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建对象
    Person p1("Alice", 25);
    p1.display(); // 输出：Name: Alice, Age: 25
    return 0;
}

2. 类的组成

（1）成员变量

成员变量是类中的属性，用于存储对象的状态。

• 访问权限：成员变量可以是 private（私有）、protected（受保护）或 public（公有）。
• 默认访问权限：如果未指定，默认是 private。

（2）成员函数

成员函数是类中的行为，用于操作成员变量或提供功能。

• 函数定义可以在类内部（隐式内联）或类外部。

示例：

class Example {
private:
    int value;

public:
    void setValue(int v) { // 定义在类内
        value = v;
    }
    int getValue();        // 声明在类内，定义在类外
};

int Example::getValue() {  // 类外定义
    return value;
}

3. 构造函数和析构函数

（1）构造函数

• 构造函数是一个与类同名的特殊函数，用于在创建对象时初始化成员变量。
• 没有返回值。
• 可以有参数（重载构造函数），也可以没有参数（默认构造函数）。
• 支持初始化列表。

示例：

class MyClass {
private:
    int x;
public:
    MyClass(int value) : x(value) { // 使用初始化列表
        cout << "Constructor called, x = " << x << endl;
    }
};

（2）析构函数

• 析构函数是一个特殊的函数，用于在对象销毁时释放资源。
• 以 ~ 开头，类名后不带参数。
• 系统会自动调用析构函数。

示例：

class MyClass {
public:
    ~MyClass() {
        cout << "Destructor called" << endl;
    }
};

4. 访问权限

C++中的访问权限用于控制成员变量和函数的可见性：

5. 类的头文件和源文件分离

在C++中，通常将类的声明和实现分离，以提高代码的可维护性和模块化。

• 头文件（.h）：存放类的声明和接口。
• 源文件（.cpp）：存放类的具体实现。

示例：

Person.h
#ifndef PERSON_H
#define PERSON_H

#include <string>
using namespace std;

class Person {
private:
    string name;
    int age;

public:
    Person(string n, int a);
    void display();
};

#endif
Person.cpp
#include "Person.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// 构造函数的实现
Person::Person(string n, int a) : name(n), age(a) {}

// 成员函数的实现
void Person::display() {
    cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << endl;
}
main.cpp
#include "Person.h"

int main() {
    Person p("Bob", 30);
    p.display();
    return 0;
}

6. 面向对象的特性

（1）封装

将数据和操作数据的函数封装在一个类中，通过访问权限保护数据。

• 通过 private隐藏细节，通过 public暴露接口。

（2）继承

一个类可以从另一个类中继承属性和方法，支持代码复用。

• 基类（父类）：被继承的类。
• 派生类（子类）：继承基类的类。

示例：

class Animal {
public:
    void eat() { cout << "I can eat." << endl; }
};

class Dog : public Animal { // Dog继承自Animal
public:
    void bark() { cout << "I can bark." << endl; }
};

（3）多态

允许通过基类指针或引用调用派生类的行为。

• 实现方式：虚函数。

• 示例：

  class Animal {
  public:
      virtual void sound() { cout << "Animal sound" << endl; }
  };
  
  class Dog : public Animal {
  public:
      void sound() override { cout << "Dog barks" << endl; }
  };
  
  int main() {
      Animal* a = new Dog();
      a->sound();  // 输出：Dog barks
      delete a;
      return 0;
  }
  

7. 类的特点总结

• 封装：通过类组织数据和功能。
• 继承：支持代码复用和扩展。
• 多态：实现灵活的接口调用。
• 分离声明与实现：通过头文件和源文件组织代码。

类是C++实现复杂系统的基础工具，通过类和对象，开发者可以用更自然的方式模拟现实世界的事物和行为。