黑马程序员2024新版C++笔记 第五章 面向对象

目录

1.面向对象入门

2.class的使用语法

3.类的访问修饰符【教程未完待续】

公有（public）成员特性：

私有（private）作用：

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1.面向对象入门

C++支持面向对象编程，这也是和C语言的最大区别。在编程中，实体被描述为对象。程序为了解决现实问题，其手段就是对显示实体的模拟。

现实的实体可以分为：属性和行为2类逻辑。

以闹钟为例，属性：长、宽、高···；行为：报时、响铃···。在C++中，可以使用结构体描述其属性，函数描述其行为：

// 属性长宽高可以使用结构体描述
struct AlarmClock {
    double length_cm;
    double width_cm;
    double height_cm;
};

// 响铃行为，可以用函数描述
void clock_ring(int frequency, int duration) {
    Beep(frequency, duration);
}
int main()
{
    struct AlarmClock ac = {10, 20, 30};
    clock_ring(1000, 3000);
    return 0;
}

当前代码虽然完成了想要的功能，但是属性和行为是分离的。例如，结构体对象可以通过.访问属性，但是无法使用函数（行为）。我们希望有一个整体，能够包含属性和行为，这是最为合适的。这需要一个新的数据结构实现上述需求，也就是类（class）。

这是一个示例：

#include <iostream>
#include <windows.h>

using namespace std;

/*
 * 封装的AlarmClock结构
 * 基于AlarmClock得到ac变量
 * ac可以访问属性（长宽高）
 * ac可以访问clock_ring函数
 * ac可以访问say_hi函数
 * say_hi函数也可以访问属性
 */

class AlarmClock {
public:
    double length_cm;
    double width_cm;
    double height_cm;
    void clock_ring(int frequency, int duration) {
        Beep(frequency, duration);
    }
    void say_hi(const string msg="chloe") {
        cout << "我的长度：" << length_cm << " 宽度：" << width_cm << " 高度：" << height_cm << endl;
    }
};

int main() {
    AlarmClock ac = {10, 20, 30};
    cout << "闹钟长度：" << ac.length_cm << endl;
    cout << "闹钟宽度：" << ac.width_cm << endl;
    cout << "闹钟高度：" << ac.height_cm << endl;
    ac.clock_ring(1000, 2000);
    ac.say_hi();
    return 0;
}

基于class，可以得到具体的对象（class结构的变量），同时可以得到多个对象：

    AlarmClock ac2 = {50, 60, 70};
    ac2.clock_ring(3000, 1000);

    AlarmClock ac3 = {80, 90, 100};
    ac3.clock_ring(4000, 1000);

2.class的使用语法

class类中可以包含多个成员（变量和函数），其基本语法如下：

// 类的声明（可以省略）
class class_name;
class name{
public:
    成员变量···;
    成员方法···;

private:
    成员变量···;
    成员方法···;

protected:
    成员变量···;
    成员方法···;
};

其中，

• public/private/protected 为访问修饰符（后续分析），当前全部使用public
• 成员变量即变量声明，设计在类中用于记录数据，可声明任意个
• 成员方法即函数声明，设计在类中为类对象提供具体的功能，可声明任意个。

注意：函数写在类中，一般称之为方法。

实例：设计一个学生类

/*
 * 学生类包含五个成员，分别是4个成员属性、1个成员函数
 * 成员函数的const表示无法修改成员属性的值
 * 当成员函数不准修改成员属性的值，可以加上const关键字用以限制
 */

// 声明学生类（可省略
class Student;
class student {
public:
    int id;     // 学号
    string name;    // 姓名
    int age;    // 年龄
    string addr;    // 地址

    void say_hi() const {
        cout << "我是：" << name << ", 学号： " << id << endl;
        cout << "我今年" << age << "岁了" << endl;
        cout << "我住在：" << addr << endl;
    }
};

类的使用：

#include <iostream>
using namespace std;

// 声明学生类（可省略
class Student;
class Student {
public:
    int id;     // 学号
    string name;    // 姓名
    int age;    // 年龄
    string addr;    // 地址

    void say_hi() const {
        cout << "我是：" << name << ", 学号： " << id << endl;
        cout << "我今年" << age << "岁了" << endl;
        cout << "我住在：" << addr << endl;
    }
};

// 使用类，就是得到类的对象（类类型的变量）来干活
int main() {

    // 方式1：先声明一个类对象，然后对类对象成员进行赋值（标准，但写法复杂）
    class Student stu;      // 在Student类前面加上class关键字，强调该类型是一个类对象
    stu.id = 1001;      // 通过.访问成员变量并赋值
    stu.name = "张三";
    stu.age = 11;
    stu.addr = "北京";

    cout << "我是" << stu.name << ", 我今年" << stu.age << "岁了" << endl;

    stu.say_hi();   // 通过.调用成员函数
    cout << "---------------------------" << endl;

    // 方式2：声明和赋值同步应用
    class Student stu2 = {1000, "李四", 12, "上海"};
    stu2.say_hi();
    cout << "---------------------------" << endl;

    // 方式2：变种写法（还可以再省略一下，更快捷）
    class Student stu3{1002, "王五", 13, "广州"};
    stu3.say_hi();


    return 0;
}

【提示】const的应用：

成员变量对成员函数的访问分为2种：读取和修改。如果只读取不修改，一般情况下可以加上const修饰函数。下面这种情况加上const就会报错：

void say_hi() const {
        cout << "我是：" << name << ", 学号： " << id << endl;
        cout << "我今年" << age << "岁了" << endl;
        cout << "我住在：" << addr << endl;
        name = 'abc';
        
    }

3.类的访问修饰符【教程未完待续】

类的访问修饰符主要有三类：

• public表示公开权限，即成员是公开的
• private表示私有权限，即成员是私有的
• protected表示保护权限，即成员是受保护的（后续学习）

本节主要讨论public和private。

公有（public）成员特性：

首先明确，访问控制符pubilc和private在类的设计阶段（内部）不起作用，类的方法可以访问其他成员。

如下代码示例，使用public修饰类成员变量时，方法可以访问任意变量。将public改为private就会报错。

#include <iostream>
using namespace std;

// public和private的区别
// 在类的设计阶段，可以被其他成员使用
class Wukong {
    public:
    int id;
    string name;
    int money;

    void info() const {
        cout << "我是：" << name << ", 编号： " << id ;
        cout << "， 游戏币：" << money << endl;
    }
};

int main() {

    // 公有成员，类生产的具体对象可以使用这些成员
    class Wukong wk{001, "gina", 10000};
    wk.info();
    return 0;
}

私有（private）作用：

添加private修饰一些变量/方法，能实现只有类内部成员可访问的效果。例如：

#include <iostream>
using namespace std;

// public和private的区别
// 在类的设计阶段，可以被其他成员使用
class Wukong {
    public:

    int id;
    string name;

    void info() const {
        cout << "我是：" << name << ", 编号： " << id ;
        cout << "， 游戏币：" << money << endl;
    }

    // 打怪
    void fight() {
        cout << "小怪打完了，增加游戏币。" << endl;
        addMoney();     // 虽然addMoney()是私有的，但是在类的内部可以被public成员调用
    }

    // 做任务
    void action() {
        cout << "任务做完了，增加游戏币。" << endl;
        addMoney();
    }

    // 展示游戏币余额
    void showMoney() const {
        cout << "游戏币余额：" << money << endl;
    }

    private:

    int money = 0;      // 游戏币数额不可被修改

    void addMoney() {
        money += 1000;
    }
};

int main() {

    // 公有成员，类生产的具体对象可以使用这些成员
    class Wukong wk;
    wk.id = 1001;
    wk.name = "小z";

    wk.fight();
    wk.action();

    wk.showMoney();
    return 0;
}

在这段代码中，wk.money 这样的写法是错误的，因为 money 变量被 private 修饰，外部无法直接访问。为了保护数据安全，这类变量只能通过类内部提供的 public 方法间接访问或修改，即做任务和战斗。

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课程更新到这里就暂时结束了，小曹老师讲的很全面、对新手很友好，期待更新的那天！

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