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💯前言
😖在 C++ 编程中,你是否曾对如何组织代码、实现代码复用以及处理不同对象的行为感到困惑?
😖你是否渴望深入理解一些核心概念,从而能够更加高效地构建复杂的程序呢?
👀如果你的答案是肯定的,那么 C++ 的三大特征 ------ 封装、继承和多态,或许就是你一直在寻找的关键所在。
🙋这三个特征犹如三把神奇的钥匙,能够帮助我们打开高效编程的大门。
💯封装
🌠"如何保护数据的安全性和完整性,同时使代码的结构更加清晰呢❓"
1.封装概念
- **封装是将数据和操作数据的方法封装在一个类里面,并通过访问控制符来限制对类成员的访问。**就像给它们穿上保护衣,只能通过特定接口访问修改数据。
2.封装格式
在类的定义中,通过private、public和protected等访问控制符来实现封装。例如:
cpp
class MyClass {
private:
int privateData;
public:
void setData(int value) {
privateData = value;
}
int getData() {
return privateData;
}
};
关于其具体的解释请观看我之前的文章👉【C++】类与对象基础概念解析
3.封装的原理
⭐**封装的核心原理是隐藏内部实现细节,只暴露必要的接口给外部。**这样可以防止外部代码直接访问和修改类的内部数据,从而保证数据的安全性和一致性。同时,通过将相关的数据和操作放在一起,使代码的逻辑结构更加清晰,易于理解和维护。
4.封装的作用
- 保护数据安全,避免意外修改;
- 提高可维护性,修改内部不影响外部;
- 增强复用性,封装好的类可在不同项目使用。
📍以下是一个展示 C++ 封装特性的代码示例:📍
cpp
#include <iostream>
#include <string>
// 定义一个名为Person的类,用于表示人的信息
class Person {
private:
// 私有成员变量,用于存储人的姓名
std::string name;
// 私有成员变量,用于存储人的年龄
int age;
public:
// 构造函数,用于初始化人的姓名和年龄
Person(const std::string& name, int age) : name(name), age(age) {}
// 获取姓名的函数,通过公共接口访问私有成员变量name
std::string getName() const { return name; }
// 获取年龄的函数,通过公共接口访问私有成员变量age
int getAge() const { return age; }
// 设置年龄的函数,通过公共接口修改私有成员变量age
void setAge(int newAge) {
if (newAge >= 0) { // 进行简单的合法性检查
age = newAge;
} else {
std::cerr << "年龄不能为负数" << std::endl;
}
}
};
int main() {
// 创建一个Person对象,传入姓名和年龄
Person person("Alice", 25);
// 通过公共接口获取并输出人的姓名和年龄
std::cout << "姓名: " << person.getName() << ", 年龄: " << person.getAge() << std::endl;
// 通过公共接口修改年龄
person.setAge(26);
// 再次获取并输出人的年龄
std::cout << "新年龄: " << person.getAge() << std::endl;
return 0;
}
💯继承
🌠"如何避免重复写相似代码,建立代码层次呢❓"
1.继承的概念
😕一个类(派生类)能继承另一个类(基类)的属性和方法,并可扩展。
2.继承格式
派生类定义中用**:**符号,后跟继承方式和基类名。例如:
cpp
class BaseClass {
public:
void baseMethod() {
// 基类方法实现
}
};
class DerivedClass : public BaseClass {
public:
void derivedMethod() {
// 派生类方法实现
}
};
3.继承的原理
派生类继承基类非私有成员(继承方式会影响访问权限),就像孩子继承父母特质。
4.继承的作用
- 实现代码复用,提取共性放基类,派生类继承避免重复;
- 建立层次结构,清晰看到类派生关系;
- 方便扩展,添加新类可继承合适基类。
📍以下是一个展示 C++ 继承特性的代码示例:📍
cpp
#include <iostream>
#include <string>
// 基类:动物类
class Animal {
public:
// 动物类的构造函数,用于初始化动物的名称
Animal(const std::string& name) : name(name) {}
// 纯虚函数,用于表示动物发出声音的行为
// 因为不同动物叫声不同,所以在基类中不给出具体实现
virtual void makeSound() const = 0;
// 获取动物名称的函数
std::string getName() const { return name; }
protected:
// 动物的名称,受保护成员,派生类可以访问
std::string name;
};
// 派生类:猫类,继承自动物类
class Cat : public Animal {
public:
// 猫类的构造函数,调用基类的构造函数初始化动物名称
Cat(const std::string& name) : Animal(name) {}
// 重写基类的纯虚函数,实现猫发出声音的行为
void makeSound() const override {
std::cout << name << " says Meow!" << std::endl;
}
};
// 派生类:狗类,继承自动物类
class Dog : public Animal {
public:
// 狗类的构造函数,调用基类的构造函数初始化动物名称
Dog(const std::string& name) : Animal(name) {}
// 重写基类的纯虚函数,实现狗发出声音的行为
void makeSound() const override {
std::cout << name << " says Woof!" << std::endl;
}
};
int main() {
// 创建一个猫对象,传入名称 "Kitty"
Cat cat("Kitty");
// 创建一个狗对象,传入名称 "Buddy"
Dog dog("Buddy");
// 调用猫对象的发出声音函数
cat.makeSound();
// 调用狗对象的发出声音函数
dog.makeSound();
return 0;
}
💯多态
🌠"怎样让同一操作在不同对象有不同效果,使程序更灵活呢?"
1.多态的概念
同一操作对不同对象有不同表现形式,C++ 中主要通过虚函数和函数重载实现。
2.多态的格式
基类中定义虚函数(virtual 返回值类型 函数名(参数列表) = 0
;
纯虚函数或virtual 返回值类型 函数名(参数列表);
普通虚函数),派生类中重写(返回值类型 函数名(参数列表) override;)。例如:
cpp
class Shape {
public:
virtual void draw() = 0;
};
class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
// 圆形绘制方法
}
};
class Rectangle : public Shape {
public:
void draw() override {
// 矩形绘制方法
}
};
3.多态的原理
基于动态绑定,通过基类指针或引用调用虚函数时,运行时根据对象实际类型决定调用哪个派生类函数实现。
4.多态的作用
- 提高灵活性,处理不同对象用统一接口,自动选合适函数实现;
- 增强可维护性,添加新对象类型只需创建派生类实现虚函数;
- 实现通用性,可写通用代码适用于多种对象。
📍以下是一个展示 C++ 多态特性的代码示例:📍
cpp
#include <iostream>
// 基类:形状
class Shape {
public:
// 纯虚函数,用于绘制形状,不同形状有不同的绘制方式
virtual void draw() const = 0;
};
// 派生类:圆形
class Circle : public Shape {
public:
// 重写基类的纯虚函数,实现圆形的绘制方式
void draw() const override {
std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
}
};
// 派生类:矩形
class Rectangle : public Shape {
public:
// 重写基类的纯虚函数,实现矩形的绘制方式
void draw() const override {
std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
}
};
// 函数接受基类指针,通过多态实现不同形状的绘制
void drawShape(const Shape* shape) {
shape->draw();
}
int main() {
// 创建圆形对象
Circle circle;
// 创建矩形对象
Rectangle rectangle;
// 通过基类指针调用 drawShape 函数,实现多态
drawShape(&circle);
drawShape(&rectangle);
return 0;
}
💯总结
🔥C++ 的封装、继承和多态是构建高效、灵活和可维护程序的重要基础。封装、继承和多态****分别在数据安全、代码复用、程序灵活等方面发挥重要作用。
++🚨学习完C++三大特性,我们来看以下代码:++
📍以下是一个综合展示 C++ 封装、继承和多态特性的代码示例:📍
cpp
#include <iostream>
#include <string>
// 基类:动物类
class Animal {
protected:
// 受保护的成员变量,用于存储动物的名字
std::string name;
public:
// 构造函数,初始化动物的名字
Animal(const std::string& animalName) : name(animalName) {}
// 纯虚函数,用于发出声音,不同动物有不同的实现
virtual void makeSound() const = 0;
// 获取动物名字的函数
std::string getName() const { return name; }
};
// 派生类:猫类
class Cat : public Animal {
public:
// 构造函数,调用基类构造函数初始化名字
Cat(const std::string& catName) : Animal(catName) {}
// 重写纯虚函数,实现猫的声音
void makeSound() const override {
std::cout << name << " says Meow!" << std::endl;
}
};
// 派生类:狗类
class Dog : public Animal {
public:
// 构造函数,调用基类构造函数初始化名字
Dog(const std::string& dogName) : Animal(dogName) {}
// 重写纯虚函数,实现狗的声音
void makeSound() const override {
std::cout << name << " says Woof!" << std::endl;
}
};
// 测试函数,接受基类指针,利用多态调用不同派生类的函数
void testAnimal(const Animal* animal) {
animal->makeSound();
}
int main() {
// 创建猫对象
Cat cat("Fluffy");
// 创建狗对象
Dog dog("Rex");
// 通过基类指针调用测试函数,展示多态
testAnimal(&cat);
testAnimal(&dog);
return 0;
}
在这个代码中:
- 封装 :在Animal类中,将成员变量name设为受保护的,外部不能直接访问,只能通过公共接口(如getName函数)来获取动物的名字,实现了封装。
- 继承 :Cat类和Dog类都继承自Animal类,继承了基类的成员变量和函数,并且可以在派生类中添加自己特有的行为。
- 多态 :通过基类指针调用makeSound函数时,根据实际指向的对象类型(猫或狗),会自动调用相应派生类的重写函数,实现了多态。这样可以用统一的接口处理不同类型的对象。
🎦以上就是本文的全部内容啦~
以后我将深入研究它们与其他 C++ 特性结合,解决更复杂编程问题!
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