【类与对象】封装&对象的初始化及清理

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。

1 封装

1.1 封装的意义（一）

• 将属性和行为作为一个整体，表现为生活的事物
• 将属性和行为加以权限控制

语法：class 类名 { 访问权限 ： 属性/行为}

示例：设计一个圆类，求圆的周长

/*
	设计一个圆类，求圆的周长
		圆的周长公式： 2 * PI * 半径
*/
const double PI = 3.14;

class Circle
{
    
    
	//访问权限
public:

	//1、属性
	//半径
	int m_r;

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

};
int main()
{
    
    
	system("color 1E");
	//通过圆类，创建具体的圆c ==>>实例化（通过一个类实例化一个具体的对象）
	Circle c1;
	//给圆对象的属性赋值
	c1.m_r = 10;
	cout << "圆的周长：" << c1.calculateZC() << endl;
	system("pause");	
	return 0;
}

示例2：设计一个学生类，属性：姓名、学号。给学生姓名和学号赋值，然后显示出姓名和学号

class Student
{
    
    
public:	//	访问权限 ->公共权限

	//1、属性 :成员属性，成员变量
	string s_name;
	int stuId;

	//2、行为 ：成员函数 成员方法
	void showStudent()
	{
    
    
		cout << "学生的姓名：" << s_name << " 学号是：" << stuId << endl;
	}
	//给姓名赋值
	void setName(string name)
	{
    
    
		s_name = name;
	}
	//给学号赋值
	void setId(int id)
	{
    
    
		stuId = id;
	}
};
int main()
{
    
    
	system("color 1E");
	//通过学生类，创建具体那个学生 ==>>实例化（通过一个类实例化一个具体的对象）
	Student stu1;
	Student stu2;
	//给学生对象的属性赋值
	stu1.setName ("张三");
	stu1.setId( 21202201);
	stu1.showStudent();
	stu1.s_name = "李四";
	stu1.stuId = 21202202;
	stu1.showStudent();
	system("pause");	
	return 0;
}

1.2 封装的意义（二）

说明：类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限三种：

• public：公共权限
  • 成员 ：类内可以访问，类外也可以访问
• protected：保护权限
  • 成员： 类内可以访问，类外不可以访问
  • 儿子可以访问父亲的保护内容
• private：私有权限
  • 成员：类内可以访问，类外不可以访问
  • 儿子不可以访问父亲的私有内容

class Person
{

public:
	string m_name;

protected:
	string m_Car;

private: 
	int m_Password;

public:
	void func()
	{
		m_name = "张三";
		m_Car = "保时捷";
		m_Password = 12345;
	}
};

1.3 struct 和 class区别

说明：在C++中struct 和class唯一的区别在于默认的访问权限不同

区别：

• struct：默认权限为公共
• class：默认权限为私有

class C1
{
	int m_a; //默认权限 私有
};

struct C2
{
	int m_a; //默认权限 公共
};
C1 c1;
//c1.m_a = 100; //报错
C2 c2;
c2.m_a = 100; //公共权限，类内类外都可以访问

1.4 成员属性设置为私有

优点：

• 将所有成员属性设置为私有之后，自己可以控制读写权限
• 对于写权限，检测数据的有效性

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

/*
	成员属性设置为私有
		1、可以自己控制读写权限 --某些属性的读写
		2、对于以检测数据的有效性  --对于年龄的特殊设置

*/
//设计人类
class Person 
{
    
    
public:
	//设置姓名
	void setName(string name)
	{
    
    
		m_Name = name;
	}
	//获取姓名
	string getName()
	{
    
    
		return m_Name;
	}
	int setAge(int age)
	{
    
    
		m_Age = 0;
		if (age < 0 || age>150)
		{
    
    
			cout << "你输入的年龄有误，默认设置为0." << endl;
			return m_Age;
		}
		m_Age = age;
	}
	int getAge()
	{
    
    
		return m_Age;
	}
	void setLower(string lover)
	{
    
    
		m_Lover = lover;
	}

private:
	//姓名   可读可写
	string m_Name;
	//年龄   只读
	int m_Age;
	//情人    只写
	string m_Lover;

};
int main()
{
    
    
	system("color 1E");
	Person p;
	p.setName("唐三");
	cout << "输入的姓名：" << p.getName()<<endl;
	//检测数据的有效性
	p.setAge(1000);
	cout << "输入的年龄：" << p.getAge()<<endl; //年龄只读
	p.setLower("小舞");  //情人只能可写
	return 0;
}

练习案例：

1 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

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

/*
	立方体的类的设计
		1、创建立方体类
		2、设计属性
		3、设计行为 获取立方体面积和体积
		4、分别利用全局函数和成员函数  判断两个立方体是否相等

*/
class Cube
{
    
    

public:
	void setL(double l) {
    
    
		m_L = l;
	}
	void setW(double w) {
    
    
		m_W = w;
	}
	void setH(double h) {
    
    
		m_H = h;
	}
	double getL() {
    
    
		return m_L;
	}
	double getW() {
    
    
		return m_W;
	}
	double getH() {
    
    
		return m_H;
	}
	//获取立方体的面积
	double getArea()
	{
    
    
		double area;
		area = 2 * (m_H*m_L + m_H * m_W + m_L * m_W);
		return area;
	}
	//获取立方体的体积
	double getVolu()
	{
    
    
		double volume;
		volume = m_H * m_L  * m_W ;
		return volume;
	}
	//利用成员函数判断两个立方体是否相等
	bool isSameByClass(Cube &c)
	{
    
    
		if (m_L = c.m_L && m_H == c.m_H && m_W == c.m_W)
		{
    
    
			return true;
		}
		return false;
	}

private:
	double m_L, m_W, m_H;



};

//全局函数判断两个函数是否相等
bool isSameByClasss(Cube &c1, Cube &c2)
{
    
    
	if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getH() == c2.getH() && c1.getW() == c2.getW())
	{
    
    
		return true;
	}
	return false;
}

int main()
{
    
    
	system("color 1E");
	Cube c,c1,c2;
	c.setL(1);
	c.setW(2);
	c.setH(3);
	c1.setL(2);
	c1.setW(2);
	c1.setH(2);
	c2.setL(2);
	c2.setW(2);
	c2.setH(3);
	cout << "立方体的面积：" << c.getArea() << endl;
	cout << "立方体的体积：" << c.getVolu() << endl;
	bool gouRet = isSameByClasss(c1, c2);
	if (gouRet == true)
	{
    
    
		cout << "全局函数的两个立方体是相等的" << endl;
	}
	else
		cout << "全局函数的两个立方体是不相等的" << endl;
	bool ret = c1.isSameByClass(c2);
	if (ret == true)
	{
    
    
		cout << "两个立方体是相等的" << endl;
	}
	else
		cout << "两个立方体是不相等的" << endl;
	return 0;
}

2 对象的初始化和清理

• 生活中有些电子产品都有出厂设置
• 每个对象初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置

2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理是重要的安全问题

• 一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果也是未知的
• 同样，使用完一个对象或变量，没有及时清理也会造成 一定的安全问题

C++利用构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数会被编译器自动调用 ，完成对象初始化和清理工作。若是不提供构造和析构，编译器会提供构造函数和析构函数是空实现的（自己不写，有人写）

• 构造函数：主要作用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，无需手动
• 析构函数：作用于对象销毁前自动调用，执行一些清理 工作。

构造函数语法： 类名(){ }

• 1 构造函数，没有返回值也不写void
• 2 函数名称与类明相同
• 3 构造函数可以有参数，因此可以重载
• 4 程序在调用对象的时候会自动调用构造，无需 手动调用，且只调用一次

析构函数语法 ：~类名(){ }

• 1 析构函数，没有返回值不写void
• 2 函数名称与类名相同，在名称前面加上符合 ~
• 3 析构函数不可以有参数，因此不能发送重载
• 4 程序在对象销毁前会自动调用析构，无需手动调用，只调用一次

class Person
{
    
    
public:
	Person()
	{
    
    
		cout << "正在构造函数！！ " << endl;
	}

	~Person()
	{
    
    
		cout << "正在析构函数！！ " << endl;
	}	
};
void test01() 
{
    
    
	Person p;
}
int main()
{
    
    
	test01();

	return 0;
}

2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按照参数分：有参构造和无参构造

  Person()
  	{
        
        
  		cout << "无参的构造函数调用！！ " << endl;
  	}
  	Person(int a)
  	{
        
        
  		age = a;
  		cout << "有参的构造函数调用！！ " << endl;
  	}
  

• 按照类型分：普通构造和拷贝构造

  //拷贝构造函数
  	/*
  		定义：若是有张三这个人，然后用李四去克隆张三这个人的属性
  		不过张三本身属性不能改变，加上 const只读
  	
  	*/
  	Person(const Person &p)
  	{
        
        
  		age = p.age;
  	}
  

三种调用方式：

• 括号法(一般这个比较好 )

  注意：若是无参的函数构造不要写"p1()"；这样会被认为是函数的声明

  //1、括号法
  	Person p1;
  	//有参构造函数
  	Person p2(10);
  	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
  	//拷贝构造函数
  	Person p3(p2);
  	cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
  

• 显示法

  注意：Person(10)若是在左侧，则是匿名对象；执行结束后，系统立马回收匿名对象函数

  Person p1;
  //有参构造函数
  Person p2 = Person(10);
  //拷贝构造函数
  Person  p3 = Person(p2);
  

• 隐式转换法

  Pensor p4=10; //相当于写了Person p4=Person(10) 有参构造
  Pensor p5=p3; //拷贝构造
  

2.3 拷贝构造函数调用时机

C++拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个对象

• 值传递的方式给函数参数传值

  void doWork(Person p)
  {
        
        
  }
  void test()
  {
        
        
  	Person p; //默认构造函数
      doWork(p);//拷贝构造函数，给函数的p，
  }
  

• 以值的方式返回局部对象

  Person doWork()
  {
        
        
      Person p1;
      return p1; //返回p1的时候，也会产生一个拷贝构造函数。返回会重新生成一个跟p1一样的数据
  }
  void test()
  {
        
        
      Person p = doWork();
  }
  

2.4 构造函数调用规则

默认情况下，只要创建类，C++编译器至少给应该类添加3个函数

• 默认构造函数（无参，为空）
• 默认析构函数（无参，为空）
• 默认拷贝析构函数，对属性的值进行拷贝

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，C++不提供默认无参构造，但会提供默认拷贝构造
• 如果用户定义拷贝构造函数，C++不再提供其他构造函数（有参、无参）

2.5 深拷贝与浅拷贝（面试提及）

• 浅拷贝：简单的赋值拷贝（编译器做）-》会导致堆区的内存重复释放

• 深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

  

class Person
{
    
    
public:
	int age;
	int * Height;
	//构造函数
	Person()
	{
    
    
		cout << "无参的构造函数调用！！ " << endl;
	}
	Person(int a,int height)
	{
    
    
		age = a;
		//用new在堆区创建一个对象
		Height = new int(height);
		cout << "有参的构造函数调用！！ " << endl;
	}
	//自己实现拷贝构造函数 解决浅拷贝带来的问题
	Person(const Person &p)
	{
    
    
		cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
		age = p.age;
		//Height = p.Height; 编译器默认实现这行代码

		//在堆区重新申请空间，进行深拷贝
		Height = new int(*p.Height);
	}
	//析构函数
	~Person()
	{
    
    
		//释放堆区创建的内存
		if (Height != NULL)
		{
    
    
			delete Height;
			Height = NULL;
		}
		//作用：析构代码，将堆区开辟数据做释放
		cout << "正在析构函数！！ " << endl;
	}
};
//调用
void test01()
{
    
    
	//p1走自己的析构，p2也是自己的析构
	Person p1(18, 180);
	cout << "p1的年龄为：" << p1.age << " 身高为：" << *p1.Height << endl; //*表示指针的实际化，输出的是一个值，不是地址
	Person p2(p1);
	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << " 身高为：" << *p2.Height << endl;
}

说明：若是使用指针就会在堆区使用内存空间，p1和p2两个对象，然后两个对象指向同一块内存；delete是释放对象指向的内存，这里用浅拷贝会被释放两次。

2.6 初始化列表

说明：C++提供初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造类名()：属性1(值1)，属性2(值2) . . . { }

1）传统初始化列表：

class Person
{
    
    
public:
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
	//传统列表赋初值
	Person(int a, int b, int c)
	{
    
    
		m_A = a;
		m_B = b;
		m_C = c;
	}
};
void test()
{
    
    
	Person p(10, 20, 30);
	cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
	cout << "m_A = " << p.m_B << endl;
	cout << "m_A = " << p.m_C << endl;
}

改进之后的：

Person(int a,int b,int c):m_A(a),m_B(b),m_C(c)
{
    
    
}

2.7 类对象作为类成员

说明：C++类中的成员可以是另一个类的对象，称为该成员为对象成员。当其他类对象作为本类对象，构造的时候先构造其他类对象，再构造自身对象。析构的时候先释放自身内存 ，再释放其他对象内存。

//创建手机的类
class Phone
{
    
    
public:
	string m_Pname;
	Phone(string name)
	{
    
    
		m_Pname = name;
		cout << "正在调用手机类的构造函数" << endl;
	}

	~Phone()
	{
    
    
		cout << "正在调用手机类的析构函数" << endl;
	}
};
class Person
{
    
    
public:

	string m_Name;
	Phone m_Phone;

	Person(string name, string phone):m_Name(name),m_Phone(phone)
	{
    
    
		cout << "正在调用Person类的构造函数" << endl;
	}

	~Person()
	{
    
    
		cout << "正在调用Person类的析构函数" << endl;
	}
};
//调用
void test01()
{
    
    

	Person p("张三", "苹果14pro");
	cout << p.m_Name << "拿着：" << p.m_Phone.m_Pname << "手机" << endl;
	 
}

2.8 静态成员

静态成员就是想在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

1）静态成员变量

• 所有对象共享一份数据（若是p1.a=100，若是p2也调用，p2.a=200，则p1.a=200;a是共享的）
• 在编译阶段分配内存
• 类内声明，类外初始化（在类外声明一个类内定义的属性，初始化：int Person::a=100)，类外访问不到私有静态成员变量。
• 私有成员变量访问不到

class Person
{
    
    
public:
	static int m_Age;
};
int Person::m_Age = 100;

Person p;
//访问方式一：通过对象
cout << p.m_Age << endl; ->100
//访问方式二：通过类名
cout<<Person::m_Age<<endl; ->100
Person p1;
p1.m_Age = 200;
cout << p.m_Age << endl; ->200 //修改了

2）静态成员函数

• 所有对象共享一个函数
• 静态成员函数只能访问静态成员变量，非静态成员变量函数，无法区分到底是那个对象的属性；而静态成员变量所有人共享一份，不属于任何人。
• 私有成员函数访问不到