0 类和对象
C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
C++中万物皆对象，对象包含属性（成员变量/成员属性）和行为（成员函数/成员方法）。
1 封装的意义
封装的意义：
（1）将属性和行为作为一个整体，表征现实的事物；
（2）对属性和行为进行权限控制。
访问权限包括3种：
public：公共权限——成员在类中和类外均可访问。
protected：保护权限——成员在类中可访问，类外不可访问；子类可访问父类的保护成员。
private：私有权限——成员在类中可访问，类外不可访问；子类不可访问父类的私有成员。
注1：
protected和private的主要区别在于继承方面，即子类是否可以访问父类的相关成员：protected子类可访问父类的保护成员；private子类不可访问父类的私有成员。
注2：类中的函数内部，仍属于类中，可访问任意权限的类成员。
注3：类class的默认权限为私有private。
注4：类的作用域属于类内，如类型::成员，可访问类中的私有成员或私有构造函数。
类的定义：
class 类名{
访问权限：
属性/行为
};
实例化：通过类创建一个具体的对象。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
const double PI = 3.14;
class Circle {
private: //访问权限：私有权限（类中可访问，类外不可访问）
/* 类的属性：成员变量 */
int radius;
public: //访问权限：公共权限（类中和类外均可访问）
/* 类的行为：成员函数 */
void setRadius(int r){
radius = r;
}
double calculateArea() {
return PI * radius * radius;
}
};
int main() {
//实例化对象
Circle c;
c.setRadius(1);
double area = c.calculateArea();
cout << area << endl;
return 0;
}
2 结构体struct和类class区别
C++中，结构体struct和类class均可表征一个类，唯一区别在于默认的访问权限不同。
（1）结构体struct的默认权限为公共public；
（2）类class的默认权限为私有private。
示例：
/*
结构体的默认权限是公共public
类的默认权限是私有private
*/
class Class {
int field; //默认是私有，类外不可访问
};
struct Struct {
int field; //默认是公有，结构体外科访问
};
int main() {
/* 结构体的默认权限是公共public */
Struct s;
s.field = 1; //可访问
/* 类的默认权限是私有private */
Class c;
//c.field = 2; //报错：Class::field不可访问
return 0;
}
3 成员属性设置为私有
将所有成员属性设置为私有的优点：
（1）可使用getter/setter函数控制读写权限，避免成员属性被外部直接访问或修改；
（2）对于写权限，可使用逻辑判断语句校验写入数据的有效性。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
class Person {
private:
string _name; //设置读写权限
int _age; //设置读写权限
public:
/* 使用 getter/setter函数 控制读写权限 */
void setName(string name) {
_name = name;
}
string getName() {
return _name;
}
void setAge(int age) {
/* 校验写入数据的有效性 */
if (age < 0 || age > 120) {
cout << "输入的年龄有误" << endl;
_age = 0;
return;
}
_age = age;
}
int getAge() {
return _age;
}
};
int main() {
Person p;
p.setName("Tom");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//p.setAge(200); //数据不在有效范围
p.setAge(20);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
return 0;
}
4 封装特性的练习案例：点和圆的位置关系
创建圆类（Circle）和点类（Point），根据点与圆心的距离判断点和圆的位置关系。
重点：
（1）不同类的分文件编写：头文件和源文件中成员函数的写法、头文件包含；
头文件：成员属性和成员函数的声明；
源文件：包含头文件；成员函数的定义，使用作用域限定符类名::成员函数名指定成员函数所属的类作用域。
注：头文件中使用宏
#pragma once或#ifndef，可防止头文件被重复包含。
（2）一个类的成员属性是另一个类的对象（圆类的圆心是点类的对象）；
（3）分别使用全局函数和成员函数【形参个数的不同】，判断点和圆的位置关系；
（4）函数形参使用引用替代变量，可避免数据拷贝，减少内存占用。
示例：
①点类头文件point.h
/* 头文件：成员属性和成员函数的声明 */
#pragma once //防止头文件被重复包含
#include <iostream>
using namespace std;
class Point {
private:
double X; //横坐标
double Y; //纵坐标
public:
/* 横坐标的设置与获取 */
void setX(double x);
double getX();
/* 纵坐标的设置与获取 */
void setY(double y);
double getY();
/* 两点的距离 */
//函数形参使用引用替代变量，可避免数据拷贝，减少内存占用
double getDistance(Point &p);
};
②点类源文件point.cpp
/* 源文件：成员函数的定义 */
//使用 作用域限定符 `类名::成员函数名` 指定成员函数所属的类作用域
#include "point.h"
#include <cmath> //数学方法
void Point::setX(double x) {
X = x;
}
double Point::getX() {
return X;
}
void Point::setY(double y) {
Y = y;
}
double Point::getY() {
return Y;
}
/* 成员函数：计算两点的距离 */
//函数形参使用引用替代变量，可避免数据拷贝，减少内存占用
double Point::getDistance(Point &p) {
return sqrt(pow(X - p.getX(), 2) + pow(Y - p.getY(), 2));
}
③圆类头文件circle.h
/* 头文件：成员属性和成员函数的声明 */
#pragma once //防止头文件被重复包含
#include <iostream>
using namespace std;
#include "point.h"
class Circle {
private:
double radius; //半径
Point center; //圆心
public:
/* 半径的设置与获取 */
void setRadius(double r);
double getRadius();
/* 圆心的设置与获取 */
void setCenter(Point p);
Point getCenter();
};
④圆类源文件circle.cpp
/* 源文件：成员函数的定义 */
//使用 作用域限定符 `类名::成员函数名` 指定成员函数所属的类作用域
#include "circle.h"
/* 半径的设置与获取 */
void Circle::setRadius(double r) {
radius = r;
};
double Circle::getRadius() {
return radius;
};
/* 圆心的设置与获取 */
void Circle::setCenter(Point p) {
center = p;
};
Point Circle::getCenter() {
return center;
};
⑤测试源文件main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
#include "point.h"
#include "circle.h"
/* 全局函数：计算两点的距离 */
//函数形参使用引用替代变量，可避免数据拷贝，减少内存占用
double g_getDistance(Circle &c, Point &p) {
return sqrt(pow(c.getCenter().getX() - p.getX(), 2)
+ pow(c.getCenter().getY() - p.getY(), 2));
}
/* 判断点与圆的位置关系 */
void isInCircle(double distance, double radius) {
if (distance < radius) {
cout << "点在圆内" << endl;
}
else if (distance == radius) {
cout << "点在圆上" << endl;
}
else if (distance > radius) {
cout << "点在圆外" << endl;
}
}
int main() {
/* 实例化圆类对象 */
Circle c;
c.setRadius(1); //设置半径
double r = c.getRadius();
//设置圆心
Point center;
center.setX(0);
center.setY(0);
c.setCenter(center);
/* 实例化点类对象 */
Point p;
p.setX(0);
p.setY(0.99); //点在圆内
/* 使用成员函数判断两点距离及位置关系 */
double d1 = p.getDistance(center);
cout << "点和圆心的距离：" << d1 << endl; //0.99
isInCircle(d1, r); //点在圆内
/* 使用全局函数判断两点距离及位置关系 */
double d2 = g_getDistance(c, p);
cout << "点和圆心的距离：" << d2 << endl; //0.99
isInCircle(d2, r); //点在圆内
return 0;
}