<<从0到1学C++>> 第5篇 类和对象

本篇要学习的内容和知识结构概览

类及其实例化

类的定义

将一组对象的共同特征抽象出来, 从而造成类的概念.

类包括数据成员和成员函数, 不能在类的声明中对数据成员进行初始化

• 声明类
  

形式为:

class 类名 {
    private:
	私有数据和函数
    public:
	公有数据和函数
    protected:
	受保护的数据和函数
}; // 注意分号 
复制代码

不管是数据成员仍是成员函数, 都是这个类的成员, 都具备一个访问权限, 若是没有关键字进行修饰, 则默认为private权限

声明一个类, 像这样:

// 声明类
class Point {
// 若是没有修饰符, 默认为私有的权限
    double x;
    double y;
    
public:
    // 无参构造函数
    Point();
    
    // 有参构造函数
    Point(double a, double b);
    
    // 成员函数
    void display();
};复制代码

• 定义成员函数
  

形式为:

// ::  为做用域运算符, 表示这个函数属于哪一个类
返回类型 类名::成员函数名(参数列表) {
    函数体 // 内部实现
}复制代码

咱们在上面的声明类的代码中, 声明了成员函数, 咱们能够在类外面定义成员函数, 也就是给出函数体

像这样:

// 定义成员函数
// 无参构造函数
Point::Point() {}

// 有参构造函数
Point::Point(double a, double b) {
    x = a;
    y = b;
}

// 可使用关键字inline将成员函数定义为内联函数
inline void Point::display() {
    cout << x << ", " << y << endl;
}
复制代码

若是在声明类的同时, 在类体内给出成员函数的定义, 则默认为内联函数

咱们通常都是在类体内存给出成员函数的定义

像这样, 完成一个类的声明和定义

// 声明类
class Point {
    double x;
    double y;

public:
    // 定义成员函数
    Point() {}

    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }

    void display() { // 默认为内联函数
        cout << x << ", " << y << endl;
    }
}; 复制代码

• 不能在类体内和类体外对数据数据成员赋值
  

像这样是不行的:

class Point {
    // 在类体内不能给数据成员赋值
    double x = 2;
    double y = 3;
}

// 在类体外不能给数据成员赋值
// x = 4;
// y = 5;复制代码

只有产生了具体对象, 这些数据值才有意义

初始化: 在产生对象时就使对象的数据成员具备指定值, 则称为对象的初始化

赋值: 有了对象以后, 对象调用本身的成员函数实现赋值操做

使用类的对象

类的成员函数能够直接使用本身类的私有成员

类外面的函数不能直接访问类的私有成员, 而只能经过类的对象使用公有成员函数

定义类对象指针的语法: 类名 * 对象指针名 = 对象地址;

经过对象指针能够访问对象的成员: 对象指针名 -> 对象成员名;

像这样:

// 定义一个类
class Point {
    // 声明数据成员
    double x;
    double y;
    
public:
    // 声明而且定义成员函数
    void setXY(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 一个类的成员函数能够访问本身的私有成员
    void display() {
        cout << x << ", " << y << endl;
    }
};

int main() {
    // 定义对象a
    Point a;
    
    // 定义b为对象a的引用
    Point & b = a;
    
    // 定义p为指向对象a的指针
    Point *p = &a;
    
    // 对象和引用, 都使用"."访问对象的成员
    a.setXY(2, 3);
    b.setXY(4, 5);
    
    // 指针使用"->"访问对象的成员
    p -> setXY(6, 7);
}复制代码

构造函数

默认构造函数

一个类若是没有定义任何构造函数, 编译器会自动定义一个不带参数的构造函数, 也就是默认构造函数

好比咱们有一个类Point

则默认构造函数就是这样:

Point::Point() {};复制代码

若是一个类提供了构造函数, 系统再也不提供默认构造函数

咱们有一个Point类, 像这样:

class Point {
    double x;
    double y;
public:
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
};复制代码

则咱们就不能在main函数中这样使用:

int main() {

// Point类有本身定义的构造函数Point(double, double), 因此就没有默认构造函数Point()
// 这句话调用的是无参构造函数来定义一个对象, 因此编译错误
// 咱们须要给类Point加上无参构造函数    
    Point a;
}复制代码

咱们想要这样使用, 则必须手动添加无参数构造函数

像这样:

class Point {
    double x;
    double y;
    
public:
    // 无参构造函数
    Point(){}

    // 有参构造函数
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
;

int main() {

// 咱们给类加上自定义无参构造函数, 如今正确编译
    Point a;
}复制代码

定义构造函数

构造函数的名字应该与类名同名, 并在定义构造函数时不能指定返回类型, void也不能够

// 声明一个类
class Point {
    double x;
    double y;
    
public:
    // 声明无参构造函数
    Point();

    // 声明有参构造函数
    Point(double, double);
};

// 在类外定义构造函数
Point::Point(){}

// 第一种定义构造函数
//Point::Point(double a, double b):x(a),y(b){}

// 第二种定义构造函数
Point::Point(double a, double b) {
    x = a;
    y = b;
}

int main() {
    
    // 产生对象
    Point a(2, 3);
}
复制代码

咱们通常都在类的声明内部进行函数定义

像这样:

// 定义一个类
class Point {
    // 声明数据成员
    double x;
    double y;
    
public:
    
    // 无参构造函数
    Point(){};
    
    // 有参构造函数
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
};

int main() {
    // 无参构造函数 产生对象a
    Point a;
    
    // 有参构造函数 产生对象b
    Point b(2, 3);
    
    // 无参构造函数 产生对象数组arr1
    Point arr1[2];
    
    // 有参构造函数 产生对象数组arr2
    Point arr2[2] = {Point(2, 3), Point(4, 5)};
}复制代码

• 注意
  

不能在程序中显式地调用构造函数, 构造函数是自动调用的

即不能这样: Point a.Point(2, 3);

只能这样: Point a(2, 3);

• 做用

用来在产生对象的同时, 进行对象的初始化

构造函数和运算符new

new用来创建生存期可控的动态对象, 返回这个对象的指针

new和构造函数一同起做用

过程: 当用new创建动态对象时, 首先分配能够保存这个类对象的内存空间, 而后自动调用构造函数来初始化这块内存, 再返回这个动态对象的地址

使用new创建的动态对象只能使用delete删除, 以释放所占空间

像这样:

// new与无参构造函数
Point * p1 = new Point;
    
// new与有参构造函数
Point * p2 = new Point(2, 3);
复制代码

构造函数的默认参数

若是咱们定义了有参构造函数, 又想使用无参构造函数, 咱们能够将有参构造函数的参数所有使用默认参数

像这样:

class Point {
    double x;
    double y;
    
public:
    // 声明构造函数
    // 有参构造函数
    Point(double a = 0, double b = 0) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 成员函数
    void display() {
        cout << x << ", " << y << endl;
    }
};

int main() {
    
    // 产生对象
    Point a;
    a.display();
}复制代码

复制构造函数

做用: 经过拷贝方式使用一个类的已有对象来创建一个该类的新对象, 通常编译器会创建一个默认的复制构造函数

像这样:

类名(const 类名 &); // 为了避免改变原有对象, 使用const来进行修饰
复制代码

复制构造函数也能够自定义, 则编译器再也不调用默认的复制构造函数

像这样:

// 定义一个类
class Point {
    // 声明数据成员
    double x;
    double y;
    
public:
    
    // 无参构造函数
    Point(){
        cout << "默认构造函数" << endl;
    };
    
    // 有参构造函数
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
        cout << "构造函数 " << x << ", " << y << endl;
    }
    
    // 复制构造函数
    Point(const Point & t) {
        x = t.x;
        y = t.y;
        cout << "复制构造函数" << endl;
    }
};

int main() {

    // 使用默认构造函数产生一个对象
    Point a;
    
    // 使用复制构造函数产生一个对象
    Point b(a);
}复制代码

使用复制构造函数的三种状况

• 当用一个类的对象去初始化另外一个对象时, 须要调用复制构造函数
  

像这样:

// 经过构造函数实例化对象
Point a(2, 3);
    
// 经过构造函数实例化对象
Point b(a);
    
// 调用成员函数
b.display();
复制代码

• 若是函数的形参是类的对象, 调用函数时, 进行形参与实参的结合时, 须要调用复制构造函数
  

像这样:

// 函数, 用来显示一个Point对象
void printPoint(Point t) { // 当函数调用时形参t是经过复制构造函数来产生的对象
    t.display();
} // 函数执行完毕后, 调用形参t的析构函数, 释放内存

int main() {
    // 产生对象a
    Point a(2, 3);
    
    // 调用函数
    printPoint(a);
} // 函数执行完毕后, 调用对象a的析构函数, 释放内存
复制代码

• 若是函数的返回值是对象, 当函数调用完成返回时, 须要调用复制构造函数, 产生临时对象, 并在执行完返回值语句后, 析构临时对象
  

// 函数, 获得一个Point对象
Point getPoint() {
    Point * t = new Point(2, 3);
    return *t; // 产生一个对象
} // 函数执行完毕后, 调用对象t的析构函数, 释放内存

int main() {
    // 调用函数返回一个类对象, 这里在接收函数返回的对象时会自动调用复制构造函数(不调用的是编译器进行了优化)
    Point a = getPoint();
} // 函数执行完毕后, 调用对象a的析构函数, 释放内存
复制代码

函数参数使用对象的引用不产生副本, 因此当对象做为函数参数时, 推荐使用对象引用这种方式

析构函数

做用

在对象消失时, 使用析构函数释放由构造函数分配的内存

定义析构函数

为了与构造函数区分, 在析构函数前加”~”号,

而且在定义析构函数时, 不能指定返回类型, 即便是void类型也不能够;

也不能指定参数, 但能够显式的说明参数为void

格式: ~类名(); // 或者 ~类名(void);
复制代码

代码像这样: 

~Point(); // 或者 ~Point(void);复制代码

析构函数在对象的生存期结束时自动调用, 而后对象占用的内存被回收

全局对象和静态对象的析构函数在程序运行结束以前调用

类对象的数组每一个元素调用一次析构函数

像这样: 能够运行该代码, 查看程序执行过程

// 定义一个类
class Point {
    // 声明数据成员
    double x;
    double y;
    
public:
    
    // 无参构造函数
    Point(){
        cout << "默认构造函数" << endl;
    };
    
    // 有参构造函数
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
        cout << "构造函数 " << x << ", " << y << endl;
    }
    
    // 复制构造函数
    Point(const Point & t) {
        x = t.x;
        y = t.y;
        cout << "复制构造函数" << endl;
    }
    
    // 析构函数
    ~ Point() {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
};

int main() {

    // 使用默认构造函数产生一个对象
    Point a; // 调用默认构造函数, 产生新对象
    
    // 使用复制构造函数产生一个对象
    Point b(a); // 调用复制构造函数, 产生新对象
    
    // 对象数组
    Point arr[2]; // 调用默认构造函数 2次, 产生两个新对象
} // 程序结束后, 由于总共产生了4个对象, 因此也会调用4次析构函数复制代码

析构函数和运算符delete

当使用运算符delete删除一个动态对象时, 首先为这个对象调用析构函数, 而后再释放这个动态对象占用的内存

像这样:

// 使用new和默认构造函数产生一个对象
Point * p = new Point;

// 使用delete来释放内存
delete p;

// 使用new和默认构造函数产生一个对象数组, 数组有两个对象
Point * p2 = new Point[2];

// 使用delete释放数组内存
delete []p2;复制代码

默认析构函数

若是没有定义析构函数, 编译器自动为类产生一个函数体为空的默认析构函数

像这样:

~ Point(){};复制代码

成员函数重载及默认参数

成员函数可重载或使用默认参数, 为了提升可读性

// 定义一个类
class MyMax {
    
    // 私有成员
    int a, b, c, d;
    
    // 函数: 求两个数的最大值
    int getMax(int v1, int v2) {
        return v1 > v2 ? v1 : v2;
    }

// 公有成员
public:
    // 函数: 改变数据成员的值
    void setValue(int v1, int v2, int v3 = 0, int v4 = 0) {
        a = v1;
        b = v2;
        c = v3;
        d = v4;
    }
    
    // 函数: 得到全部数据成员里的最大值 (函数重载)
    int getMax() {
        return getMax(getMax(a, b), getMax(c, d));
    }
};

int main() {
    // 产生对象
    MyMax a;
    
    // 改变数据成员的值
    a.setValue(1, 2, 3, 4);
    
    // 调用成员函数
    cout << a.getMax() << endl;
}
复制代码

this指针

this指针的概念和做用

当一个成员函数被调用时, 系统自动向该函数传递一个隐含的参数, 指向调用该函数的对象指针, 名为this, 从而使用成员函数知道该对哪一个对象进行操做.

做用: 它将对象和该对象调用的成员函数链接在一块儿, 从外部看来, 每一个对象都拥有本身的成员函数, 但处理这些数据成员的代码能够被全部的对象共享

this指针的实际形式

咱们通常状况下都会省略this

// 定义一个类
class Point {
    double x;
    double y;
    
public:
    // 有参构造函数
    Point(double a = 0, double b = 0) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 成员函数
    void display() {
        cout << x << ", " << y << endl;
    }

    // 伪代码
//    void setXY(double x, double y Point * this) {
//        this -> x = x;
//        this -> y = y;
//    }

    // 咱们能够写成这样
//    void setXY(double x, double y) {
//        this -> x = x;
//        this -> y = y;
//    }

    // 可是通常咱们都写成这样
    void setXY(double x, double y) {
        x = x;
        y = y;
    }
};

int main() {
    
    // 经过构造函数实例化对象
    Point a(2, 3);
    
    // 调用成员函数
    a.display();
}
复制代码

一个类的对象做为另外一个类的成员

由于类自己就是一种新的数据类型, 因此一个类的对象能够做为另外一个类的成员

像这样:

// 类: Point, 包含两个数据成员
class Point {
    double x;
    double y;
    
public:
    // 有参构造函数
    Point(double a = 0, double b = 0) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 成员函数
    void display() {
        cout << x << ", " << y << endl;
    }
};

// 类: Line, 包含两个Point对象
class Line {
    
    // 两个为Point类的对象做为数据成员
    Point startPoint;
    Point endPoint;
    
public:
    // 构造函数
    Line(Point start, Point end) {
        startPoint = start;
        endPoint = end;
    }
    
    // 成员函数
    void display() {
        cout << "起点: ";
        startPoint.display();
        
        cout << "终点: ";
        endPoint.display();
    }
    
    // 返回一个Point对象: 起点
    Point getStartPoint() {
        return startPoint;
    }
    
    // 返回一个Point对象: 终点
    Point getEndPoint() {
        return endPoint;
    }
};

int main() {
    
    // 经过构造函数实例化对象
    Point a(2, 3);
    Point b(4, 5);
    
    // 经过已有对象实例化另外一个对象
    Line lineA(a, b);
    
    // 调用成员函数
    lineA.display();
    
    // 调用一个对象的成员函数, 返回另外一个对象
    Point startPoint = lineA.getStartPoint();
    startPoint.display();
}
复制代码

类和对象的性质

对象的性质

• 同一类的对象之间能够相互赋值
  

Point a(2, 3); Point b = a;复制代码

• 可使用对象数组

Point arr[3];复制代码

• 可使用指向对象的指针, 使用取地址运算符&将一个对象的地址赋值给该指针

Point p = &a;
p -> display();复制代码

• 对象做为函数参数时, 可使用对象, 对象引用和对象指针三种方式, 推荐使用对象的引用做为函数参数, 可使用const修饰符保证原来的对象不被修改

void print(Point a) {} // 对象做为函数参数
void print(Point & a) {} // 对象引用做为函数参数 (推荐使用这一种)
void print(Point * p) {} // 对象指针做为函数参数
复制代码

• 一个对象能够做为另外一个类的成员
  

class Point {}
class Line {
	Point startPoint;
	Point endPoint;
}
复制代码

类的性质

• 使用类的权限
  

类自己的成员函数可使用类的全部成员(私有和公有和受保护的成员)

类的对象只能访问公有成员函数

其它函数不能使用类的私有成员, 也不能使用公有成员函数

虽然一个类能够包含另外一个类的对象, 但这个类也只能经过被包含的类对象使用成员函数, 再访问数据成员

• 不彻底类的声明
  

class People; // 不彻底的类声明
People * p; // 定义一个全局变量类指针
复制代码

只有使用类产生对象时, 才进行内存分配

不彻底类不能进行实例化, 不然编译出错, 咱们使用得不是不少

• 空类
  

class Empty {};
复制代码

能够不包括任何声明, 也能够没有任何行为, 但能够产生空类对象

像这样:

// 定义一个空类
class Empty {
    public:
    Empty(){};
};

int main() {
    // 产生空类对象
    Empty e;
}
复制代码

做用: 在开发大型项目时, 须要在一些类尚未彻底定义或实现时进行先期测试, 保证代码能正确地被编译, 固然咱们有时也会给它一个无参构造函数, 来消除警告

• 类的做用域
  

声明类时使用的一对花括号{}造成类的做用域, 也包括类体外成员函数的做用域.

在类做用域中声明的标识符只在类中可见.

像这样:

// 定义类
class Example {
    int number;
    
public:
    void setValue(int value) {
        // number在类做用域在内部因此有效, 可使用
        number = value;
    }
    
    void changValue(int);
};

void Example::changValue(<#int#> value) {
    // 类的做用域也包括成员函数做用域, number有效
    number = value;
}

//int a = number; // 错误, 由于这是在类做用域的外部, number无效
int number; // 正确, 这代码定义了一个全局变量number复制代码

总结

每一个语言的类和对象其实大同小异, 可能一些名字不同, 可能一些格式不同, 可是思想是同样的, 例如一个对象的产生, 都得申请内存, 而后再对这块内存进行初始化, 有本身的属性, 还有本身的行为. 咱们在学习的时候不要纠结于语言的自己, 要学会总结和本身已经学过的其它语言的异同点, 从而总结出规律, 提炼出本质, 这才是最主要的. 今天看到一段话送给你们, 大概是这么说的: 不是咱们变老了就当不了程序员了, 而是由于咱们不想学习了, 因此才显得咱们变老了, 因此也就当不了程序员了!

本系列文章会持续更新! 你们踊跃的留下本身的脚印吧!

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