第七章 类_Part1
1.类和对象
1.1类和对象的基本概念
1.1.1C和C++中struct区别
- c语言struct只有变量
- c++语言struct 既有变量，也有函数
1.1.2 类的封装
我们编写程序的目的是为了解决现实中的问题，而这些问题的构成都是由各种事物组成，我们在计算机中要解决这种问题，首先要做就是要将这个问题的参与者：事和物抽象到计算机程序中，也就是用程序语言表示现实的事物。
那么现在问题是如何用程序语言来表示现实事物？现实世界的事物所具有的共性就是每个事物都具有自身的属性，一些自身具有的行为，所以如果我们能把事物的属性和行为表示出来，那么就可以抽象出来这个事物。
比如我们要表示人这个对象，在c语言中，我们可以这么表示:
typedef struct _Person{
char name[64];
int age;
}Person;
typedef struct _Aninal{
char name[64];
int age;
int type; //动物种类
}Ainmal;
void PersonEat(Person* person){
printf("%s在吃人吃的饭!\n",person->name);
}
void AnimalEat(Ainmal* animal){
printf("%s在吃动物吃的饭!\n", animal->name);
}
int main(){
Person person;
strcpy(person.name, "小明");
person.age = 30;
AnimalEat(&person);
return EXIT_SUCCESS;
}
定义一个结构体用来表示一个对象所包含的属性，函数用来表示一个对象所具有的行为，这样我们就表示出来一个事物，在c语言中，行为和属性是分开的，也就是说吃饭这个属性不属于某类对象，而属于所有的共同的数据，所以不单单是PeopleEat可以调用Person数据，AnimalEat也可以调用Person数据，那么万一调用错误，将会导致问题发生。
从这个案例我们应该可以体会到，属性和行为应该放在一起，一起表示一个具有属性和行为的对象。
假如某对象的某项属性不想被外界获知，比如说漂亮女孩的年龄不想被其他人知道，那么年龄这条属性应该作为女孩自己知道的属性；或者女孩的某些行为不想让外界知道，只需要自己知道就可以。那么这种情况下，封装应该再提供一种机制能够给属性和行为的访问权限控制住。
所以说封装特性包含两个方面，一个是属性和变量合成一个整体，一个是给属性和函数增加访问权限。
- 封装（Encapsulation）
- 把变量（属性）和函数（操作）合成一个整体，封装在一个类中
- 对变量和函数进行访问控制
- 访问权限
- 在类的内部(作用域范围内)，没有访问权限之分，所有成员可以相互访问
- 在类的外部(作用域范围外)，访问权限才有意义：public，private，protected
- 在类的外部，只有public修饰的成员才能被访问，在没有涉及继承与派生时，private和protected是同等级的，外部不允许访问
protected：子类可以访问
private：子类不可以访问
//封装两层含义
//1. 属性和行为合成一个整体
//2. 访问控制，现实事物本身有些属性和行为是不对外开放
class Person{
//人具有的行为(函数)
public:
void Dese(){ cout << "我有钱，年轻，个子又高，就爱嘚瑟!" << endl;}
//人的属性(变量)
public:
int mTall; //多高，可以让外人知道
protected:
int mMoney; // 有多少钱,只能儿子孙子知道
private:
int mAge; //年龄，不想让外人知道
};
int main(){
Person p;
p.mTall = 220;
//p.mMoney 保护成员外部无法访问
//p.mAge 私有成员外部无法访问
p.Dese();
return EXIT_SUCCESS;
}
**[struct和class的区别?] **
struct默认访问权限为public
class默认访问权限为private
class A{
int mAge;
};
struct B{
int mAge;
};
void test(){
A a;
B b;
//a.mAge; //无法访问私有成员
b.mAge; //可正常外部访问
}
4.1.3 将成员变量设置为private
-
可赋予客户端访问数据的一致性。
如果成员变量不是public，客户端唯一能够访问对象的方法就是通过成员函数。如果类中所有public权限的成员都是函数，客户在访问类成员时只会默认访问函数，不需要考虑访问的成员需不需要添加(),这就省下了许多搔首弄耳的时间。
-
可细微划分访问控制。
使用成员函数可使得我们对变量的控制处理更加精细。如果我们让所有的成员变量为public，每个人都可以读写它。如果我们设置为private，我们可以实现“不准访问”、“只读访问”、“读写访问”，甚至你可以写出“只写访问”。
class AccessLevels{
public:
//对只读属性进行只读访问
int getReadOnly(){ return readOnly; }
//对读写属性进行读写访问
void setReadWrite(int val){ readWrite = val; }
int getReadWrite(){ return readWrite; }
//对只写属性进行只写访问
void setWriteOnly(int val){ writeOnly = val; }
private:
int readOnly; //对外只读访问
int noAccess; //外部不可访问
int readWrite; //读写访问
int writeOnly; //只写访问
};
代码示例：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
void setAge(int age)
{
if (age < 0 || age > 100)
{
cout << "呔，妖精" << endl;
return;
}
m_Age = age;
}
//获取年龄，读权限
int getAge()
{
return m_Age;
}
//获取姓名，读权限
string getName()
{
return m_Name;
}
//写姓名
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
//只写的权限
void setLover(string lover)
{
m_lover = lover;
}
private:
int m_Age = 0;//年龄，只读
string m_Name;//读写
string m_lover;//
};
void test01()
{
Person p1;
p1.setName("老王");
p1.setLover("马冬梅");
//为啥先输出的是呔，妖精？不应该是 p1的年龄是老王 吗,
//因为之前p1.setAger()放前面了
cout << "p1的姓名：" << p1.getName() << endl;
p1.setAge(180);
cout << "p1的年龄：" << p1.getAge() << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2 对象的构造和析构
对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题，一个对象或者变量没有初始时，对其使用后果是未知，同样的使用完一个变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题。c++为了给我们提供这种问题的解决方案，构造函数和析构函数，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和对象清理工作。
无论你是否喜欢，对象的初始化和清理工作是编译器强制我们要做的事情，即使你不提供初始化操作和清理操作，编译器也会给你增加默认的操作，只是这个默认初始化操作不会做任何事，所以编写类就应该顺便提供初始化函数。
为什么初始化操作是自动调用而不是手动调用？既然是必须操作，那么自动调用会更好，如果靠程序员自觉，那么就会存在遗漏初始化的情况出现。
4.2.1 构造函数和析构函数（作用域都是public）
构造函数和析构函数，这两个函数将会被编译器自动调用。
构造函数主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
构造函数语法：
构造函数函数名和类名相同，没有返回值，不能有void，但可以有参数，可以发生重载。
只能调用一次
ClassName(){}
析构函数主要用于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。
析构函数语法：
析构函数函数名是在类名前面加”~”组成,没有返回值，不能有void,不能有参数，不能重载。
~ClassName(){}
代码示例：
点击查看代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "构造函数调用: " << endl;
pName = (char *)malloc(sizeof("John"));
strcpy(pName, "John");
mTall = 150;
mMonkey = 100;
}
~Person()
{
cout << "析构函数调用:" << endl;
if (pName != NULL)
{
free(pName);
pName = NULL;
}
}
public:
char *pName;
int mTall;
int mMonkey;
};
void test()
{
Person person;
cout << person.pName << endl;
cout << person.mMonkey << endl;
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
4.3.1 构造函数的分类及调用
1.构造函数分类：
- 按参数类型：分为无参构造函数和有参构造函数
- 按类型分类：普通构造函数和拷贝构造函数(复制构造函数)
2、构造函数的调用规则：
-
编译器会给一个类，至少添加三个函数 ：
默认构造(无参，函数体为空)
析构函数(无参，函数体为空)
拷贝构造(对类中非静态成员属性简单值拷贝) -
如果我们自己提供了有参构造函数，编译器就不会提供默认构造函数，但是依旧会提供默认的拷贝构造函数，进行简单的值拷贝
-
如果我们自己提供了拷贝构造函数，编译器就不会提供其他任何默认构造函数。
-
析构函数是一定会提供的
class Person{
public:
Person(){//1.无参构造函数
cout << "no param constructor!" << endl;
mAge = 0;
}
//2.有参构造函数
Person(int age){
cout << "1 param constructor!" << endl;
mAge = age;
}
//3.拷贝构造函数(复制构造函数) 使用另一个对象初始化本对象
Person(const Person& person){
cout << "copy constructor!" << endl;
mAge = person.mAge;
}
//打印年龄
void PrintPerson(){
cout << "Age:" << mAge << endl;
}
private:
int mAge;
};
//1. 无参构造调用方式
void test01(){
//调用无参构造函数
Person person1; //默认构造函数不要加(),不然编译器会误认为是函数声明。
person1.PrintPerson();
//无参构造函数错误调用方式
//Person person2();
//person2.PrintPerson();
}
//2. 调用有参构造函数
void test02(){
//第一种 括号法，最常用
Person person01(100);
person01.PrintPerson();
//调用拷贝构造函数
Person person02(person01);//或者Person p1 = Person(p2);
person02.PrintPerson();
//第二种 匿名对象(显示调用构造函数)
Person(200); //匿名对象，没有名字的对象
//如果编译器发现了对象是匿名的，那么在这行代码结束后就释放这个对象。
//cout << "aaaa" << endl;//验证匿名对象释放时机
Person person03 = Person(300);
person03.PrintPerson();
//不能用拷贝构造函数初始化匿名对象
//Person(p5);//如果这么写，编译器认为你写成了 Person p5，对象的声明;
//而如果写成右值，那么可以
Person p6 = Person(p5);
//注意: 使用匿名对象初始化判断调用哪一个构造函数，要看匿名对象的参数类型
Person person06(Person(400)); //等价于 Person person06 = Person(400);
person06.PrintPerson();
//第三种 =号法 隐式转换
Person person04 = 100; //Person person04 = Person(100)
person04.PrintPerson();
//调用拷贝构造
Person person05 = person04; //Person person05 = Person(person04)
person05.PrintPerson();
}
int main()
{
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
b为A的实例化对象,A a = A(b) 和 A(b)的区别？
当A(b) 有变量来接的时候，那么编译器认为他是一个匿名对象，当没有变量来接的时候，编译器认为你A(b) 等价于 A b。
点击查看代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
class MyClass
{
public:
/*MyClass()
{
cout << "默认构造函数" << endl;
}*/
MyClass(int a)
{
cout << "有参构造函数" << endl;
}
int m_A;
};
class MyClass2
{
MyClass2(const MyClass &a)
{
cout << "拷贝构造函数" << endl;
}
int m_A;
};
void test01()
{
//MyClass c1;//这个调用默认构造的就调用不了了，要想调用默认的构造函数，需要将其先写出来
MyClass c1(1);//调用有参构造
c1.m_A = 10;
MyClass c2(c1);//调用拷贝构造
cout << c2.m_A << endl;
}
//2.如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供任何默认构造函数
void test02()
{
//MyClass2 c1;//调用拷贝构造//error：不存在默认的构造函数；那么，此时要创建对象应该咋办
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
//析构函数是一定会提供的
4.3.2 拷贝构造函数的调用时机
- 把对象以值传递的方式传给函数参数
- 函数局部对象以值传递的方式从函数返回(vs debug模式下调用一次拷贝构造，qt不调用任何构造)
- 用一个对象初始化另一个对象
class Person{
public:
Person(){
cout << "no param contructor!" << endl;
mAge = 10;
}
Person(int age){
cout << "param constructor!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& person){
cout << "copy constructor!" << endl;
mAge = person.mAge;
}
~Person(){
cout << "destructor!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1. 旧对象初始化新对象
void test01(){
Person p(10);//调用有参构造函数，创建对象
Person p1(p);//用已经创建的对象，调用拷贝构造函数
//初始化新的对象
Person p2 = Person(p);
Person p3 = p; // 相当于Person p2 = Person(p);
}
//2. 传递的参数是普通对象，函数参数也是普通对象，传递将会调用拷贝构造
//值传递都会开辟一块内存，而引用传递则不会
void doBussiness(Person p){}//Person p = Person(p1);
void test02(){
Person p1(10);
doBussiness(p1);
}
//3. 函数返回局部对象
Person MyBusiness(){
Person p(10);
cout << "局部p:" << (int*)&p << endl;
return p;
}
void test03(){
//vs release、qt下没有调用拷贝构造函数
//vs debug下调用一次拷贝构造函数
Person p = MyBusiness();
cout << "局部p:" << (int*)&p << endl;
}
*> [Test03结果说明:]
编译器存在一种对返回值的优化技术,RVO(Return Value Optimization).在vs debug模式下并没有进行这种优化，所以函数MyBusiness中创建p对象，调用了一次构造函数，当编译器发现你要返回这个局部的对象时，编译器通过调用拷贝构造生成一个临时Person对象返回，然后调用p的析构函数。
我们从常理来分析的话，这个匿名对象和这个局部的p对象是相同的两个对象，那么如果能直接返回p对象，就会省去一个拷贝构造和一个析构函数的开销，在程序中一个对象的拷贝也是非常耗时的，如果减少这种拷贝和析构的次数，那么从另一个角度来说，也是编译器对程序执行效率上进行了优化。
所以在这里，编译器偷偷帮我们做了一层优化：
当我们这样去调用: Person p = MyBusiness();
编译器偷偷将我们的代码更改为:void MyBussiness(Person& _result){ _result.X:X(); //调用Person默认拷贝构造函数 //.....对_result进行处理 return; } int main(){ Person p; //这里只分配空间，不初始化 MyBussiness(p); } ```***
4.3.4 多个对象构造和析构
4.3.4.1 初始化列表
构造函数和其他函数不同，除了有名字，参数列表，函数体之外还有初始化列表。
初始化列表简单使用:
#if 0
是对中间这段代码的屏蔽，当#if 0修改成#if 1的时候，中间这段代码就能使用了
#endif
注意：初始化成员列表(参数列表)只能在构造函数使用。
class Person{
public:
#if 0
//传统方式初始化
Person(int a,int b,int c){
mA = a;
mB = b;
mC = c;
}
#endif
//初始化列表方式初始化
Person(int a, int b, int c):mA(a),mB(b),mC(c){}
void PrintPerson(){
cout << "mA:" << mA << endl;
cout << "mB:" << mB << endl;
cout << "mC:" << mC << endl;
}
private:
int mA;
int mB;
int mC;
};
点击查看代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
class MyClass
{
public:
/*MyClass()
{
cout << "默认构造函数" << endl;
}*/
MyClass(int a)
{
cout << "有参构造函数" << endl;
}
int m_A;
};
class MyClass2
{
MyClass2(const MyClass &a)
{
cout << "拷贝构造函数" << endl;
}
int m_A;
};
void test01()
{
//MyClass c1;//这个调用默认构造的就调用不了了，要想调用默认的构造函数，需要将其先写出来
MyClass c1(1);//调用有参构造
c1.m_A = 10;
MyClass c2(c1);//调用拷贝构造
cout << c2.m_A << endl;
}
//2.如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供任何默认构造函数
void test02()
{
//MyClass2 c1;//调用拷贝构造//error：不存在默认的构造函数；那么，此时要创建对象应该咋办
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
//析构函数是一定会提供的
4.3.4 多个对象构造和析构
4.3.4.1 初始化列表
构造函数和其他函数不同，除了有名字，参数列表，函数体之外还有初始化列表。
初始化列表简单使用:
#if 0
是对中间这段代码的屏蔽，当#if 0修改成#if 1的时候，中间这段代码就能使用了
#endif
注意：初始化成员列表(参数列表)只能在构造函数使用。
class Person{
public:
#if 0
//传统方式初始化
Person(int a,int b,int c){
mA = a;
mB = b;
mC = c;
}
#endif
//初始化列表方式初始化
Person(int a, int b, int c):mA(a),mB(b),mC(c){}
void PrintPerson(){
cout << "mA:" << mA << endl;
cout << "mB:" << mB << endl;
cout << "mC:" << mC << endl;
}
private:
int mA;
int mB;
int mC;
};
代码示例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
//Person(){}
//有参构造和拷贝构造都是初始化数据用的
/*Person(int a,int b,int c)
{
m_A = a;
m_B = b;
m_C = c;
}*/
//默认构造，写死了的
Person() :m_A(10), m_B(20), m_C(30){}
//利用初始化列表来初始化数据
//形式：构造函数后面 + 属性(参数) + 属性(参数) + ...{}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c)
{}
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01()
{
Person p1(100, 200, 300);
cout << "p1的m_A: " << p1.m_A << endl;
cout << "p1的m_B: " << p1.m_B << endl;
cout << "p1的m_A: " << p1.m_C << endl;
Person p2;
cout << "p2的m_A: " << p1.m_A << endl;
cout << "p2的m_B: " << p1.m_B << endl;
cout << "p2的m_A: " << p1.m_C << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.3.4.2 类对象作为成员
在类中定义的数据成员一般都是基本的数据类型。但是类中的成员也可以是对象，叫做对象成员。
C++中对对象的初始化是非常重要的操作，当创建一个对象的时候，c++编译器必须确保调用了所有子对象的构造函数。如果所有的子对象有默认构造函数，编译器可以自动调用他们。但是如果子对象没有默认的构造函数，或者想指定调用某个构造函数怎么办？
那么是否可以在类的构造函数直接调用子类的属性完成初始化呢？但是如果子类的成员属性是私有的，我们是没有办法访问并完成初始化的。
解决办法非常简单：对于子类调用构造函数，c++为此提供了专门的语法，即构造函数初始化列表。
当调用构造函数时，首先按各对象成员在类定义中的顺序（和参数列表的顺序无关）依次调用它们的构造函数，对这些对象初始化，最后再调用本身的函数体。也就是说，先调用对象成员的构造函数，再调用本身的构造函数。
析构函数和构造函数调用顺序相反，先构造，后析构。
//汽车类
class Car{
public:
Car(){
cout << "Car 默认构造函数!" << endl;
mName = "大众汽车";
}
Car(string name){
cout << "Car 带参数构造函数!" << endl;
mName = name;
}
~Car(){
cout << "Car 析构函数!" << endl;
}
public:
string mName;
};
//拖拉机
class Tractor{
public:
Tractor(){
cout << "Tractor 默认构造函数!" << endl;
mName = "爬土坡专用拖拉机";
}
Tractor(string name){
cout << "Tractor 带参数构造函数!" << endl;
mName = name;
}
~Tractor(){
cout << "Tractor 析构函数!" << endl;
}
public:
string mName;
};
//人类
class Person{
public:
#if 1
//类mCar不存在合适的构造函数
Person(string name){
mName = name;
}
#else
//初始化列表可以指定调用构造函数
Person(string carName, string tracName, string name) : mTractor(tracName), mCar(carName), mName(name){
cout << "Person 构造函数!" << endl;
}
#endif
void GoWorkByCar(){
cout << mName << "开着" << mCar.mName << "去上班!" << endl;
}
void GoWorkByTractor(){
cout << mName << "开着" << mTractor.mName << "去上班!" << endl;
}
~Person(){
cout << "Person 析构函数!" << endl;
}
private:
string mName;
Car mCar; //编译只能调用无参的构造
Tractor mTractor;
};
void test(){
//Person person("宝马", "东风拖拉机", "赵四");
Person person("刘能");
person.GoWorkByCar();
person.GoWorkByTractor();
}
代码示例1：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Phone
{
public:
Phone()
{
cout << "手机的默认构造函数调用" << endl;
}
Phone(string name)//有参构造
{
m_PhoneName = name;
}
~Phone()
{
cout << "手机的析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;
};
class Game
{
public:
Game()
{
cout << "Game的默认构造函数调用" << endl;
}
Game(string name)//有参构造
{
m_GameName = name;
}
~Game()
{
cout << "Game的析构函数调用" << endl;
}
string m_GameName;
};
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(string name)
{
m_Name = name;
}
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
string m_Name;//姓名 string就不用担心深拷贝、浅拷贝的问题了，string内部会维护char *、以及释放
Phone m_Phone;//手机
Game m_Game;
};
void test01()
{
Person p;
//p.m_Phone = "诺基亚";//error
/*p.m_Phone.m_PhoneName = "诺基亚";
p.m_Game.m_GameName = "斗地主";*/
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
类对象作为类成员的时候
构造顺序：将类中成员的对象先进行构造，然后再构造自己
析构顺序：与构造顺序相反
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Phone
{
public:
Phone()
{
cout << "Phone的默认构造函数调用" << endl;
}
Phone(string name)//有参构造
{
cout << "Phone的有参构造调用" << endl;
m_PhoneName = name;
}
~Phone()
{
cout << "Phone的析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;
};
class Game
{
public:
Game()
{
cout << "Game的默认构造函数调用" << endl;
}
Game(string name)//有参构造
{
cout << "Game的有参构造调用" << endl;
m_GameName = name;
}
~Game()
{
cout << "Game的析构函数调用" << endl;
}
string m_GameName;
};
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(string name,string phoneName,string gameName) :m_Name(name), m_Phone(phoneName), m_Game(gameName)
{
cout << "Person的有参构造调用" << endl;
}
void playGame()
{
cout << m_Name << "拿着 " << m_Phone.m_PhoneName << "牌子手机，玩着" << m_Game.m_GameName << "游戏" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
string m_Name;//姓名 string就不用担心深拷贝、浅拷贝的问题了，string内部会维护char *、以及释放
Phone m_Phone;//手机
Game m_Game;
};
void test01()
{
//默认构造
//Person p;
//p.m_Phone = "诺基亚";//error
/*p.m_Phone.m_PhoneName = "诺基亚";
p.m_Game.m_GameName = "斗地主";*/
//初始化列表构造
Person p("张三", "诺基亚", "LOL");
p.playGame();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
