简介

类和对象是 C++ 的重要特性,它们使得 C++ 成为面向对象的编程语言,可以用来开发中大型项目,本节重点讲解类和对象的语法,如果你对它们的概念还不了解,请先阅读《C++类和对象到底是什么意思》。

类是创建对象的模板,一个类可以创建多个对象,每个对象都是类类型的一个变量;创建对象的过程也叫类的实例化。每个对象都是类的一个具体实例(Instance),拥有类的成员变量和成员函数。

有些教程将类的成员变量称为类的属性(Property),将类的成员函数称为类的方法(Method)。在面向对象的编程语言中,经常把函数(Function)称为方法(Method)。

与结构体一样,类只是一种复杂数据类型的声明,不占用内存空间。而对象是类这种数据类型的一个变量,或者说是通过类这种数据类型创建出来的一份实实在在的数据,所以占用内存空间。

基本使用方法

在C++中如何定义类

类是用户自定义的类型,如果程序中要用到类,必须提前说明,或者使用已存在的类(别人写好的类、标准库中的类等),C++语法本身并不提供现成的类的名称、结构和内容。

class Student{
public:
    //成员变量
    string name;
    int age;
    float score;

    //成员函数
    void say() {
        cout << name << "的年龄是" << age << ",成绩是" << score << endl;
    }

    //构造函数
    Student(string name, int age, float score) {
        this->name = name;
        this->age = age;
        this->score = score;
    }
};
//测试用例
    Student s("aaa",43,23.4);
    s.say();
//输出结果
aaa的年龄是43,成绩是23.4

如何创建对象

定义完类后,就可以像Java那样创建对象了,下面两个语句声明了一个Box对象,和一个学生对象。

Box Box1;                //声明 Box1,类型为 Box
Student s("aaa",43,23.4);//声明 s,类型为 Student,并通过调用构造函数赋予初值

如何访问对象中的数据成员

类的对象的公共数据成员可以使用直接成员访问运算符 . 来访问,如果是指针则可以用->运算符来访问。

cout<<s.score<<endl;//如果score变量是一个公共数据成员,则用.来访问
cout<<s->score<<endl;//如果score变量是一个公共数据成员指针,则用->来访问

在C++中可以不创建对象直接访问类方法或类成员吗?

先说结论:是可以的。

首先你需要声明这个成员或方法是静态的,然后才能调用,下面是一个演示示例:

这是一个Animal类,里面有两个成员变量和两个成员方法,各有一个静态的和非静态的。

class Animal {
public:
    static string name;
    double size;
    // eat() 函数
    static void eat(){
        cout<<"I can eat"<<endl;
    }
    // sleep() 函数
    void sleep(){
        cout<<"I need sleep"<<endl;
    }
};
//测试代码
    Animal::name;//正常
    Animal::size;//报错,提示改为static
    Animal::eat();//正常使用
    Animal::sleep();//报错,提示改为static

C++中是否有像Java那样先定义一个抽象类然后再实现的写法?

有的,基本上和Java的逻辑差不多,先定义好返回类型、方法名和参数,然后方法主体后面再写也是可以的。

class LinkList
{
public:
    void CreateLinkList(int n);   //先声明一个方法
};

//然后在后面实现这个方法
void LinkList::CreateLinkList(int n)
{
    ElemType *pnew, *ptemp;
    ptemp = head;
    if (n < 0) {       //当输入的值有误时,处理异常
        cout << "输入的节点个数有误" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    for (int i = 0; i < n;i++) {        //将值一个一个插入单链表中
        pnew = new ElemType;
        cout << "请输入第" << i + 1 << "个值: " ;
        cin >> pnew->data;
        pnew->next = NULL;          //新节点的下一个地址为NULL
        ptemp->next = pnew;         //当前结点的下一个地址设为新节点
        ptemp = pnew;               //将当前结点设为新节点
    }
}

C++继承

面向对象程序设计中最重要的一个概念是继承。继承允许我们依据另一个类来定义一个类,这使得创建和维护一个应用程序变得更容易。这样做,也达到了重用代码功能和提高执行效率的效果。

当创建一个类时,您不需要重新编写新的数据成员和成员函数,只需指定新建的类继承了一个已有的类的成员即可。这个已有的类称为基类,新建的类称为派生类

继承代表了 is a 关系。例如,哺乳动物是动物,狗是哺乳动物,因此,狗是动物,等等。

下面是一个Animal和Dog的继承示例

img

// 基类
class Animal {
public:
    // eat() 函数
    void eat(){
        cout<<"I can eat"<<endl;
    }
    // sleep() 函数
    void sleep(){
        cout<<"I need sleep"<<endl;
    }
};

//派生类
class Dog : public Animal {
public:
    // bark() 函数
    void bark(){
        cout<<"Ruff! Ruff!"<<endl;
    }
};
//测试代码
Dog d;
d.eat();
d.bark();
d.sleep();
//运行结果
I can eat
Wuff! Wuff!
I need sleep

基类 & 派生类

一个类可以派生自多个类,这意味着,它可以从多个基类继承数据和函数。定义一个派生类,我们使用一个类派生列表来指定基类。类派生列表以一个或多个基类命名,形式如下:

class derived-class: access-specifier base-class

其中,访问修饰符 access-specifier 是 public、protectedprivate 其中的一个,base-class 是之前定义过的某个类的名称。如果未使用访问修饰符 access-specifier,则默认为 private。

访问控制和继承

派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问,则应在基类中声明为 private。

我们可以根据访问权限总结出不同的访问类型,如下所示:

访问 public protected private
同一个类 yes yes yes
派生类 yes yes no
外部的类 yes no no

一个派生类继承了所有的基类方法,但下列情况除外:

  • 基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。
  • 基类的重载运算符。
  • 基类的友元函数。

继承类型

当一个类派生自基类,该基类可以被继承为 public、protectedprivate 几种类型。继承类型是通过上面讲解的访问修饰符 access-specifier 来指定的。

我们几乎不使用 protectedprivate 继承,通常使用 public 继承。当使用不同类型的继承时,遵循以下几个规则:

  • 公有继承(public):当一个类派生自公有基类时,基类的公有成员也是派生类的公有成员,基类的保护成员也是派生类的保护成员,基类的私有成员不能直接被派生类访问,但是可以通过调用基类的公有保护成员来访问。
  • 保护继承(protected): 当一个类派生自保护基类时,基类的公有保护成员将成为派生类的保护成员。
  • 私有继承(private):当一个类派生自私有基类时,基类的公有保护成员将成为派生类的私有成员。

多继承

多继承即一个子类可以有多个父类,它继承了多个父类的特性。

C++ 类可以从多个类继承成员,语法如下:

class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…
{
<派生类类体>
};

其中,访问修饰符继承方式是 public、protectedprivate 其中的一个,用来修饰每个基类,各个基类之间用逗号分隔,如上所示。

Q.E.D.