面向对象

面向对象的三个特性：封装、继承、多态

封装

属性和行为

封装的意义：属性和行为加以权限控制

语法

cpp

class 类名 {
访问权限:
	属性/行为
};

属性成员属性成员变量
行为成员函数成员方法

示例：求圆的周长

设计一个圆类，求圆的周长

圆周长公式：2 * PI * 半径

cpp

#include <iostream>

using namespace std;

const double PI = 3.14;

class Circle {
    // 公开权限
public:
    // 属性
    int r;

    // 行为
    double calculate() {
        return 2 * PI * r;
    }
};

int main() {
    // 创建对象
    Circle circle;

    // 设置属性
    circle.r = 10;

    // 求周长
    cout << circle.calculate() << endl; // 62.8
}

示例：学生类

cpp

#include <iostream>

using namespace std;

// 学生类
class Student {
public:
    void setId(int id) {
        this->id = id;
    }

    void setName(string name) {
        this->name = name;
    }

    void showInfo() {
        cout << "Student:{"
                << "id=" << this->id
                << ", name=" << this->name
                << "}" << endl;
    }

private:
    int id;
    string name;
};

int main() {
    // 创建Student对象
    Student student1;
    student1.setId(1);
    student1.setName("张三");
    student1.showInfo();
    // Student:{id=1, name=张三}

    // 创建Student对象
    Student student2;
    student2.setId(2);
    student2.setName("李四");
    student2.showInfo();
    // Student:{id=2, name=李四}
}

权限控制

权限	类内	类外	子类
public 公有	可以访问	可以访问	可以访问
protected 保护	可以访问	不可以访问	可以访问
private 私有	可以访问	不可以访问	不可以访问

cpp

class Student {
public:
    string name;

protected:
    int age;

private:
    string address;
};

struct 和 class

类型	默认权限
struct	public公有
class	private私有

cpp

class Student {
    // 默认私有
    string name;
};

struct student {
    // 默认公有
    string name;
};

成员私有

成员属性设置为私有

可以自己控制读写权限
对于写可以进行数据有效性检测

控制读写权限

cpp

class Student {
public:
    void setName(string name) {
        this->name = name;
    }

    string getName() {
        return this->name;
    }

private:
    string name;
};

数据有效性检测

cpp


class Student {
public:
    void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) {
            cout << "Invalid age" << endl;
            return;
        }

        this->age = age;
    }

    int getAge() {
        return this->age;
    }

private:
    int age;
};

示例：计算面积和体积

计算立方体的面积和体积

cpp

#include <iostream>

using namespace std;


class Cube {
public:
    int getLength() const {
        return length;
    }

    void setLength(int length) {
        this->length = length;
    }

    int getWidth() const {
        return width;
    }

    void setWidth(int width) {
        this->width = width;
    }

    int getHeight() const {
        return height;
    }

    void setHeight(int height) {
        this->height = height;
    }

    // 计算面积
    int getArea() const {
        return 2 * (this->length * this->width + this->width * this->height + this->length * this->height);
    }


    // 计算体积
    int getVolume() const {
        return this->length * this->width * this->height;
    }

private:
    int length;
    int width;
    int height;
};

bool is_equals(Cube c1, Cube c2) {
    if (c1.getHeight() == c2.getHeight() && c1.getWidth() == c2.getWidth() && c1.getLength() == c2.getLength()) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

int main() {
    // 创建对象1
    Cube c1;
    c1.setLength(10);
    c1.setHeight(10);
    c1.setWidth(10);
    cout << "面积：" << c1.getArea() << endl; // 面积：600
    cout << "体积：" << c1.getVolume() << endl; // 体积：1000

    // 创建对象2
    Cube c2;
    c2.setLength(10);
    c2.setHeight(10);
    c2.setWidth(10);

    cout << "是否相等：" << is_equals(c1, c2) << endl; // 是否相等：1
}

示例：点和圆的关系

单文件

cpp

#include <iostream>

using namespace std;

// 点类
class Point {
public:
    int getX() const {
        return x;
    }

    void setX(int x) {
        this->x = x;
    }

    int getY() const {
        return y;
    }

    void setY(int y) {
        this->y = y;
    }

private:
    int x;
    int y;
};

// 圆类
class Circle {
public:
    int getR() const {
        return r;
    }

    void setR(int r) {
        this->r = r;
    }

    Point getCenter() const {
        return center;
    }

    void setCenter(Point center) {
        this->center = center;
    }

    // 判断点是否在圆内
    bool isInCircle(Point p) const {
        // 两点之间的距离
        // r ^2 == (x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2
        // 在圆上 distance == 0
        // 在圆之外 distance > 0
        // 在圆之内 distance < 0
        return this->r * this->r >= (
                   (this->center.getX() - p.getX()) * (this->center.getX() - p.getX())
                   + (this->center.getY() - p.getY()) * (this->center.getY() - p.getY()));
    }

private:
    // 半径
    int r;
    // 圆心
    Point center;
};

int main() {
    // 创建圆心
    Point center;
    center.setX(0);
    center.setX(0);

    // 创建圆
    Circle circle;
    circle.setCenter(center);
    circle.setR(8);

    // 创建点
    Point point;
    point.setX(20);
    point.setX(20);

    cout << circle.isInCircle(point) << endl; // 0
}

多文件拆分

bash

tree  
.
├── CMakeLists.txt
├── include
│	├── circle.h
│	└── point.h
└── src
    ├── circle.cpp
    ├── main.cpp
    └── point.cpp

CMakeLists.txt

bash

# CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.29)
project(cpp_demo)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

include_directories("include")

aux_source_directory(./src SRC_LIST)
add_executable(main ${SRC_LIST})

circle.h

cpp

#pragma once // 防止重复包含
#include "point.h"

// 点类的声明
class Circle {
public:
    int getR();

    void setR(int r);

    Point getCenter();

    void setCenter(Point center);

    // 判断点是否在圆内
    bool isInCircle(Point p);
private:
    // 半径
    int r;
    // 圆心
    Point center;
};

circle.cpp

cpp

#include "circle.h"
#include "point.h"

// 圆类的实现
int Circle::getR() {
    return this->r;
}

void Circle::setR(int r) {
    this->r = r;
}

Point Circle::getCenter() {
    return center;
}

void Circle::setCenter(Point center) {
    this->center = center;
}

// 计算体积
bool Circle::isInCircle(Point p) {
    // 两点之间的距离
    // r ^2 == (x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2
    // 在圆上 distance == 0
    // 在圆之外 distance > 0
    // 在圆之内 distance < 0
    return this->r * this->r >= (
               (this->center.getX() - p.getX()) * (this->center.getX() - p.getX())
               + (this->center.getY() - p.getY()) * (this->center.getY() - p.getY()));
}

point.h

cpp

#pragma once // 防止重复包含

// 点类的声明
class Point {
public:
    int getX();

    void setX(int x);

    int getY();

    void setY(int y);

private:
    int x;
    int y;
};

point.cpp

cpp

#include "point.h"

// 点类的实现
int Point::getX() {
    return x;
}

void Point::setX(int x) {
    this->x = x;
}

int Point::getY() {
    return y;
}

void Point::setY(int y) {
    this->y = y;
}

main.cpp

cpp

#include <iostream>
#include "point.h"
#include "circle.h"

using namespace std;

int main() {
    // 创建圆心
    Point center;
    center.setX(0);
    center.setY(0);

    // 创建圆
    Circle circle;
    circle.setCenter(center);
    circle.setR(8);

    // 创建点
    Point point;
    point.setX(20);
    point.setY(20);

    cout << circle.isInCircle(point) << endl; // 0
}

编译运行

bash

cmake -B build && make -C build && ./build/main

参考

【CMake】第2篇 CMake构建.h与.cpp文件

构造函数和析构函数

构造函数初始化工作
析构函数清理工作

构造函数和析构函数都是自动调用，默认有空实现

构造函数

没有返回值，也不写void
函数名与类名相同
构造函数可以有参数，可以重载
创建对象时自动调用一次

语法

cpp

类名(){}

析构函数

没有返回值，也不写void
函数名与类名相同，多一个~
构造函数不可以有参数，不可以重载
销毁对象时自动调用一次

语法

cpp

~类名(){}

示例

cpp

#include <iostream>

using namespace std;

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

    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
};


int main() {
    Person p; // 栈上的数据，执行结束后自动释放
    return 0;
}

输出

bash

构造函数
析构函数

构造函数的分类及调用

分类方式：

按照参数：有参构造（默认构造）、无参构造
按照类型：普通构造、拷贝构造

调用方式：

括号法
显示法
隐式法

1、定义类的构造函数

cpp

#include <iostream>

using namespace std;

class Person {
public:
    // 无参构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数" << endl;
    }

    // 有参构造函数
    Person(int age) {
        this->age = age;
        cout << "有参构造函数" << endl;
    }

    // 拷贝构造函数
    Person(const Person &person) {
        this->age = person.age;
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
    }

    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数" << endl;
    }

private:
    int age;
};

2、括号法调用构造函数

cpp


int main() {
    // 括号法
    Person p1;     // 无参构造函数
    Person p2(18); // 有参构造函数
    Person p3(p1); // 拷贝构造函数

    return 0;
}

输出

cpp

无参构造函数
有参构造函数
拷贝构造函数
析构函数
析构函数
析构函数

注意：调用默认构造函数的时候，不要加()

cpp

// 编译器认为是一个函数声明
void func();

Person p1();

3、显示法调用构造函数

cpp

int main() {
    // 显示法
    Person p1;              // 无参构造函数
    Person p2 = Person(18); // 有参构造函数
    Person p3 = Person(p1); // 拷贝构造函数

    return 0;
}

输出

cpp

无参构造函数
有参构造函数
拷贝构造函数
析构函数
析构函数
析构函数

注意：

Person(18)单独写，是一个匿名对象，当前行执行结束后，会立即回收
不要用拷贝构造函数，初始化匿名对象

示例1

cpp

int main() {
	// 匿名对象
    Person(18);
    cout << "结束" << endl;

    return 0;
}

输出

bash

有参构造函数
析构函数
结束

示例2

cpp

int main() {
    Person p1; // 单独写，就是匿名对象

    // Person(p1) 等价于 Person p1
    Person(p1); // 编译报错：redefinition of 'p1'
    return 0;
}

4、隐式法调用构造函数

cpp

int main() {
    // 隐式
    Person p1 = 18; // 相当于 Person p1 = Person(18); 有参构造函数
    Person p2 = p1; // 拷贝构造函数

    return 0;
}

输出

cpp

有参构造函数
拷贝构造函数
析构函数
析构函数

面向对象 ​

封装 ​

属性和行为 ​

权限控制 ​

struct 和 class ​

成员私有 ​

示例：计算面积和体积 ​

示例：点和圆的关系 ​

构造函数和析构函数 ​

构造函数的分类及调用 ​

面向对象

封装

属性和行为

权限控制

struct 和 class

成员私有

示例：计算面积和体积

示例：点和圆的关系

构造函数和析构函数

构造函数的分类及调用