C++编程：进阶阶段—4.1封装

一则孤庸2025-03-08 15:04

C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态

具有相同性质的对象，抽象为类

4.1 封装

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

4.1.1 类的定义及实例化对象

语法：class 类名{访问权限：属性/行为}；

类中的属性和行为统称为成员，属性也可以称为成员属性或成员变量，行为也可以称为成员函数或成员方法。

代码如下：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//设计一个圆类，求圆的周长
const double PI=3.14;

//class代表设计一个类，类后面紧跟的是类名称
class Circle
{
    //访问权限
public://公共权限

    //属性
    //半径
    int r;

    //行为：获取圆的周长
    double calculateZC()
    {
        return 2*PI*r;
    }

};

int main()
{
    //实例化：通过圆类，创建具体的圆（对象）
    Circle c1;

    //给圆对象的属性进行赋值
    c1.r=10;
    cout<<"圆的周长为："<<c1.calculateZC()<<endl;
    return 0;
}

输出如下：

4.1.2 访问权限

访问权限分为三种：

  • 公共权限：类内外都可以访问成员
  • 保护权限：类内可以访问成员，类外不能访问
  • 私有权限：类内可以访问成员，类外不能访问

代码如下：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
    //公共权限
public:
    string name;

    //保护权限
protected:
    string car;
    //私有权限
private:
    int passwd;
public:
    void func()
    {
        name="ddd";
        car="bench";
        passwd=4444;
    }
};
int main()
{
    //实例化一个对象
    Person p1;
    //给圆对象的属性进行赋值
    p1.name="dddd";
    //p1.car="paosij";
    //p1.passwd=1234;
    
    return 0;
}

错误示例：修改保护权限和私钥权限的属性。

成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限，对于写权限，可以检测数据的有效性。

代码如下：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:
    //设置姓名
    void setName(string name)
    {
        m_name=name;
    }

    //获取姓名
    string getName()
    {
        return m_name;
    }

    //获取年龄
    int getAge()
    {
        return m_age;
    }

    //设置偶像
    void setIdol(string idol)
    {
        m_idol=idol;
    }

private:
    string m_name;//姓名 可读可写

    int m_age=18;//年龄 只读

    string m_idol;//偶像 只写


};
int main()
{
    //实例化一个对象
    Person p;
    //设置姓名
    p.setName("ddd");
    //获取姓名
    cout<<"姓名："<<p.getName()<<endl;

    //设置年龄,不存在该函数
    //p.setAge("ddd");//报错 不存在该成员setAge
    //p.m_age=23;//报错 无法访问
    //获取年龄
    cout<<"年龄："<<p.getAge()<<endl;

    //设置偶像
    p.setIdol("huge");
    //获取偶像，没有获取函数
    //cout<<"偶像："<<p.getIdol()<<endl;//报错 不存在该成员getIdol
    //cout<<"偶像："<<p.m_idol()<<endl;//报错 无法访问

    return 0;
}

错误示例：

4.1.3 struct 与 class

  • struct默认权限为公共
  • class默认权限为私有

错误示例：访问class中默认权限下的成员。

4.1.4 案例1：立方体类

题目：设计立方体类，求出立方体的面积和体积，分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

代码如下：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

class Cube
{
private:
    //属性：长宽高
    int l;
    int w;
    int h;

public:
    //设置\获取属性
    void setLong(int ll)
    {
        l=ll;
    }

    int getLong()
    {
        return l;
    }

    void setWidth(int ww)
    {
        w=ww;
    }

    int getWidth()
    {
        return w;
    }

    void setHeight(int hh)
    {
        h=hh;
    }

    int getHeight()
    {
        return h;
    }
    //方法：计算面积、体积、判断两个立方体是否相等
    int getSquare()
    {
        return 2*(l*h+h*w+h*w);
    }

    int getVolume()
    {
        return l*w*h;
    }

    //利用成员函数判断两个立方体是否相等
    void isEqual(Cube &c)
    {
        if(l==c.getLong() && w==c.getWidth() && h==c.getHeight())
        {
            cout<<"两个立方体相同"<<endl;
        }
        else
        {
            cout<<"两个立方体不同"<<endl;
        }
    }
};

//利用全局函数判断两个立方体是否相等
void isSame(Cube &c1,Cube &c2)
{
    if(c1.getLong()==c2.getLong() && c1.getWidth()==c2.getWidth() && c1.getHeight()==c2.getHeight())
    {
        cout<<"两个立方体相同"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"两个立方体不同"<<endl;
    }
}

int main()
{
    //创建对象
    Cube c1;
    c1.setLong(1);
    c1.setWidth(2);
    c1.setHeight(3);

    cout<<"c1的面积为："<<c1.getSquare()<<endl;
    cout<<"c1的体积为："<<c1.getVolume()<<endl;

    Cube c2;
    c2.setLong(1);
    c2.setWidth(2);
    c2.setHeight(3);

    //判断两个立方体是否相等
    isSame(c1,c2);
    c1.isEqual(c2);

    c2.setLong(2);
    isSame(c1,c2);
    c1.isEqual(c2);

    return 0;
}

输出如下：

4.1.5 案例2：点和圆(分文件)

题目：设计一个圆形类和一个点类，计算点和圆的关系。

代码如下：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//点类
class Point
{
private:
    int p_x;
    int p_y;

public:
    //设置/获取X,Y
    void setX(int x)
    {
        p_x=x;
    }
    int getX()
    {
        return p_x;
    }

    void setY(int y)
    {
        p_y=y;
    }
    int getY()
    {
        return p_y;
    }
};

//圆类
class Circle
{
private:    
    int c_r;//半径
    Point center;//圆心

public:
    //设置/获取半径圆心
    void setR(int r)
    {
        c_r=r;
    }
    int getR()
    {
        return c_r;
    }

    void setCer(Point cer)
    {
        center=cer;
    }

    Point getCer()
    {
        return center;
    }
};

//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c,Point &p)
{
    int dist=(c.getCer().getX()-p.getX()) * (c.getCer().getX()-p.getX())+
    (c.getCer().getY()-p.getY()) * (c.getCer().getY()-p.getY());
    int rdist=c.getR() * c.getR();

    if(dist==rdist)
    {
        cout<<"点在圆上"<<endl;
    }
    else if(dist>rdist)
    {
        cout<<"点在圆外"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"点在圆内"<<endl;
    }
}

int main()
{
    //创建点对象和圆对象
    Point p;
    Circle c;
    Point center;

    //设置点的坐标
    p.setX(0);
    p.setY(0);

    //设置园的半径及圆心的坐标
    c.setR(10);
    center.setX(10);
    center.setY(0);
    c.setCer(center);

    //判断点与圆的关系
    isInCircle(c,p);
    return 0;
}

输出如下：

分文件编写：

point.h

cpp 复制代码 
#pragma once//防止头文件重复包含
#include <iostream>
using namespace std;

//点类
class Point
{
private:
    int p_x;
    int p_y;

public:
    //设置/获取X,Y
    void setX(int x);

    int getX();

    void setY(int y);

    int getY();

};

point.cpp

cpp 复制代码 
#include "point.h"

//点类

//设置/获取X,Y
void Point::setX(int x)//Point::的作用是声明该函数是Point作用域下的成员函数
{
    p_x=x;
}
int Point::getX()
{
    return p_x;
}

void Point::setY(int y)
{
    p_y=y;
}
int Point::getY()
{
    return p_y;
}

circle.h

cpp 复制代码 
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include "point.h"

//圆类
class Circle
{
private:    
    int c_r;//半径
    Point center;//圆心

public:
    //设置/获取半径圆心
    void setR(int r);

    int getR();

    void setCer(Point cer);

    Point getCer();

};

circle.cpp

cpp 复制代码 
#include "circle.h"

//圆类


//设置/获取半径圆心
void Circle::setR(int r)
{
    c_r=r;
}
int Circle::getR()
{
    return c_r;
}

void Circle::setCer(Point cer)
{
    center=cer;
}

Point Circle::getCer()
{
    return center;
}

main.cpp

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
#include "point.h"
#include "circle.h"


//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c,Point &p)
{
    int dist=(c.getCer().getX()-p.getX()) * (c.getCer().getX()-p.getX())+
    (c.getCer().getY()-p.getY()) * (c.getCer().getY()-p.getY());
    int rdist=c.getR() * c.getR();

    if(dist==rdist)
    {
        cout<<"点在圆上"<<endl;
    }
    else if(dist>rdist)
    {
        cout<<"点在圆外"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"点在圆内"<<endl;
    }
}

int main()
{
    //创建点对象和圆对象
    Point p;
    Circle c;
    Point center;

    //设置点的坐标
    p.setX(0);
    p.setY(0);

    //设置园的半径及圆心的坐标
    c.setR(10);
    center.setX(10);
    center.setY(0);
    c.setCer(center);

    //判断点与圆的关系
    isInCircle(c,p);
    return 0;
}
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