《 C++ 零基础入门教程》第3章：结构体与类 —— 用面向对象组织代码

✅ 本篇目标：

• 理解 结构体（struct） 与 类（class）
• 掌握 封装、构造函数、成员函数
• 升级你的"学生成绩管理系统"，用 OOP 重构
• 理解 C++ 中 struct 和 class 的区别
  🕒 建议学习时间：3--4 小时｜可分多次完成

💡 即使你是 Java 开发者，也请认真看 ------ C++ 的对象模型更底层、更灵活！

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📘 C++ 零基础入门教程（第 3 篇）

结构体与类 ------ 用面向对象组织代码

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第一步：为什么需要"结构体"？

在第 2 篇的学生成绩系统中，我们用了两个数组：

string names[3];
double scores[3];

但 姓名和成绩本质上属于同一个学生，应该打包在一起！

▶ 问题：

• 数据分散，容易出错（比如名字和分数对不上）
• 无法表达"学生"这个概念

✅ 解决方案：结构体（struct）

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第二步：定义结构体（struct）

结构体是一种自定义数据类型，可以包含多个不同类型的成员。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 定义一个 Student 结构体
struct Student {
    string name;
    double score;
};

int main() {
    // 创建一个 Student 变量
    Student s1;
    s1.name = "Alice";
    s1.score = 95.5;

    cout << s1.name << " 的成绩是 " << s1.score << endl;

    // 也可以初始化时赋值（C++11 起支持）
    Student s2{"Bob", 88.0};
    cout << s2.name << " 的成绩是 " << s2.score << endl;

    return 0;
}

✅ 输出：

Alice 的成绩是 95.5
Bob 的成绩是 88

🔑 关键点：

• struct Student { ... }; 定义了一个新类型
• 使用 . 操作符访问成员（如 s1.name）

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第三步：数组 of 结构体 ------ 管理多个学生

现在，我们可以用一个数组存储所有学生：

const int N = 2;
Student students[N] = {
    {"Alice", 95.5},
    {"Bob", 88.0}
};

// 遍历
for (int i = 0; i < N; i++) {
    cout << students[i].name << ": " << students[i].score << endl;
}

💡 这比两个独立数组清晰多了！

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第四步：给结构体添加"行为" ------ 成员函数

结构体不仅能存数据，还能包含函数（称为"成员函数"）：

struct Student {
    string name;
    double score;

    // 成员函数：打印信息
    void print() const {
        cout << name << ": " << score << endl;
    }

    // 成员函数：判断是否及格
    bool isPassing() const {
        return score >= 60;
    }
};

使用示例：

Student s{"Charlie", 55};
s.print();  // Charlie: 55
if (!s.isPassing()) {
    cout << s.name << " 没有及格！" << endl;
}

⚠️ 注意 const：

• 在函数末尾加 const 表示"此函数不修改对象"
• 这样 const Student 对象也能调用它

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第五步：构造函数（Constructor）------ 初始化对象

每次手动赋值很麻烦。我们可以用 构造函数 自动初始化：

struct Student {
    string name;
    double score;

    // 构造函数（无返回值，名字和 struct 相同）
    Student(string n, double s) {
        name = n;
        score = s;
    }

    // 默认构造函数（可选）
    Student() {
        name = "未知";
        score = 0.0;
    }

    void print() const {
        cout << name << ": " << score << endl;
    }
};

// 使用
Student s1("David", 92.0);  // 调用带参构造
Student s2;                 // 调用默认构造

✅ 构造函数让你的对象"生来就完整"。

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第六步：从 struct 到 class ------ 封装的力量

C++ 中还有 class 关键字，它和 struct 几乎一样，只有一个默认区别：

	默认访问权限
struct	public
class	private

▶ 什么是"访问权限"？

• public：外部可以访问
• private：只有类内部函数能访问

为什么需要 private？

为了 封装（Encapsulation） ------ 隐藏内部细节，只暴露安全接口。

示例：用 class 重写 Student

class Student {
private:
    string name;
    double score;

public:
    // 构造函数（必须 public 才能被外部调用）
    Student(string n, double s) : name(n), score(s) {}

    // 提供公共接口（getter）
    string getName() const { return name; }
    double getScore() const { return score; }

    // 提供安全的 setter（可加校验）
    void setScore(double s) {
        if (s >= 0 && s <= 100) {
            score = s;
        } else {
            cout << "成绩无效！" << endl;
        }
    }

    void print() const {
        cout << name << ": " << score << endl;
    }
};

使用：

Student s("Eva", 105);  // 构造时无法校验（改进见下文）
s.setScore(105);        // 输出：成绩无效！
s.print();              // Eva: 100（假设初始为100）

💡 最佳实践：

• 数据成员设为 private
• 通过 public 函数提供受控访问

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第七步：升级项目 ------ OOP 版学生成绩管理系统

我们将用 class 重构第 2 篇的系统，让它更健壮、可扩展。

✅ 功能增强：

• 支持动态添加学生（先固定数量）
• 自动计算平均分、最高分
• 数据封装，防止非法修改

完整代码（student_oop.cpp）：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>  // 先用固定数组，第4篇改 vector
using namespace std;

class Student {
private:
    string name;
    double score;

public:
    Student(string n, double s) : name(n), score(s) {}

    string getName() const { return name; }
    double getScore() const { return score; }

    void print() const {
        cout << name << "\t" << score << endl;
    }
};

class GradeSystem {
private:
    static const int MAX = 10;
    Student students[MAX];
    int count = 0;

public:
    void addStudent(const string& name, double score) {
        if (count < MAX) {
            students[count] = Student(name, score);
            count++;
        } else {
            cout << "班级已满！" << endl;
        }
    }

    void printAll() const {
        cout << "\n--- 成绩列表 ---\n";
        cout << "姓名\t成绩\n";
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            students[i].print();
        }
    }

    double getAverage() const {
        if (count == 0) return 0;
        double sum = 0;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sum += students[i].getScore();
        }
        return sum / count;
    }

    Student getTopStudent() const {
        if (count == 0) return Student("无", 0);
        Student top = students[0];
        for (int i = 1; i < count; i++) {
            if (students[i].getScore() > top.getScore()) {
                top = students[i];
            }
        }
        return top;
    }
};

int main() {
    GradeSystem system;

    system.addStudent("Alice", 95);
    system.addStudent("Bob", 88);
    system.addStudent("Charlie", 92);

    system.printAll();

    cout << "\n平均分: " << system.getAverage() << endl;
    cout << "最高分: ";
    system.getTopStudent().print();

    return 0;
}

▶ 编译运行：

g++ student_oop.cpp -o grade
./grade

✅ 输出：

--- 成绩列表 ---
姓名	成绩
Alice	95
Bob	88
Charlie	92

平均分: 91.6667
最高分: Alice	95

🎉 你已经用 面向对象思想 构建了一个小型系统！

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📌 本篇小结：你已掌握

概念	说明
struct	自定义数据类型，成员默认 public
class	更安全的自定义类型，成员默认 private
封装	用 private 隐藏数据，用 public 函数提供接口
构造函数	初始化对象，确保状态有效
成员函数	与数据紧密关联的行为
OOP 思维	将现实事物抽象为"对象"

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✅ 下一步建议

1. 思考 ：如果学生数量不确定，如何避免 MAX 限制？
   → 答案：使用 std::vector<Student>（第 4 篇）
2. 尝试 ：给 GradeSystem 添加"按姓名查找"功能
3. 预习：什么是"析构函数"？对象销毁时会发生什么？

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