C++学习6-类和对象

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前言

只是为方便学习，不做其他用途，原作者为黑马程序员
B站配套视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z

C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态。

C++认为万事万物皆为对象，对象上有其属性和行为

例如:

人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…行为有唱、跳、跑…

车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、大灯…行为有载人、放音乐、开空调…

具有相同性质的对象，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类…

一、封装

1.1封装的意义一

封装是C++面向对象的三大特征之一

封装的意义：

• 将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
• 将属性和行为加以权限控制

封装的意义一
在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

语法：

class 类名{访问权限: 属性 / 行为};
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#include
using namespace std;

double pi = 3.14;
//class 代表设计一个类，类后面紧跟着的就是类名称
class Circle
{
	//访问权限
	//公共权限
public:
	//属性 
	//半径
	int c_r;
	//行为
	//获取圆的周长
	double calculateZC()
	{
		return 2 * pi * c_r;
	}
};
int main()
{
	//通过圆类创建具体的圆(对象)
	//实例化——通过一个类创建一个对象的过程
	Circle c1;
	//给圆对象的属性进行赋值
	c1.c_r = 10;
	cout << "圆的周长为" << c1.calculateZC() << endl;

	system("pause");
	return 0;
}


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示例2：

1.2 封装的意义二

公共权限 成员 类内可以访问 类外可以访问
保护权限 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类可以访问父类的保护内容
私有权限 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类不可以访问父类的私有内容

#include
#include
using namespace std;

//公共权限 成员 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类可以访问父类的保护内容
//私有权限 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类不可以访问父类的私有内容
class Person
{
public://公共权限
	string p_name;
protected://保护权限
	string p_car; //汽车
private://私有权限
	int p_password;
public:
	void funcshow()
	{
		p_name = "张三";
		p_car = "拖拉机";
		p_password = 123456;
	}
};

int main(void)
{
	//实例化具体对象
	Person p1;
	p1.p_name = "王五";
	//p1.p_car = "GTR";protected类外无法访问
	//p1.p_password = 123;private类外无法访问

	system("pause");
	return 0;
}


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1.3 struct与class区别

1.4 成员属性设置为私有

#include
#include
using namespace std;
class Person
{
public:
	//设置姓名
	void setName(string name)
	{
		p_name = name;
	}
	//获取姓名
	string getName()
	{
		return p_name;
	}
	//获取年龄
	int getAge()
	{
		return p_age;
	}
	//设置年龄
	void setAge(int age)
	{
		p_age = age;
		if (age < 0 || age >150)
		{
			p_age = 0;
			cout << "什么鬼" << endl;
			return;
		}
	}
	//设置伙伴
	void setLover(string lname)
	{
		lover = lname;
	}
private:
	//姓名 可读可写
	string p_name;
	//年龄 可读可写加个范围
	int p_age;
	//伙伴  只写
	string lover;
};

int main(void)
{
	Person p1;
	p1.setName("张三");
	cout << "姓名:" << p1.getName() << endl;
	p1.setAge(180);
	cout << "年龄:" << p1.getAge() << endl;
	p1.setLover("赵四");
	system("pause");
	return 0;
}
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1.5：练习案例1：设计立方体

#include
using namespace std;

//立方体类设计

class Cube
{
public:
	//设置长
	void setl(int l)
	{
		C_L = l;
	}
	//获取长
	int getl()
	{
		return C_L;
	}
	//设置宽
	void setw(int w)
	{
		C_W = w;
	}
	int getw()//获取宽
	{
		return C_W;
	}
	//设置高
	void seth(int h)
	{
		C_H = h;
	}
	int geth()//获取高
	{
		return C_H;
	}

	//表面积
	int calculateS()
	{
		return 2 * C_L * C_W + 2 * C_L * C_H + 2 * C_W * C_H;
	}
	//体积
	int calculateV()
	{
		return C_L * C_W * C_H;
	}
	//成员函数判断是否相等
	bool issamebyClass(Cube& c)
	{
		if (C_H == c.geth() && C_L == c.getl() && C_W == c.getw())
		{
			return true;
		}
		return false;
	}
private:
	int C_L;
	int C_W;
	int C_H;
};
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool issame(Cube& c1, Cube& c2)
{
	if (c1.geth() == c2.geth() && c1.getl() == c2.getl() && c1.getw() == c2.getw())
	{
		return true;
	}
	return false;
}
int main(void)
{
	//创建立方体对象
	Cube c1;
	c1.seth(10);
	c1.setl(10);
	c1.setw(10);
	cout << "c1的面积" << c1.calculateS() << endl;
	cout << "c1的体积" << c1.calculateV() << endl;

	//创建第二个立方体
	Cube c2;
	c2.seth(10);
	c2.setl(10);
	c2.setw(10);
	//判断是否相等
	bool ret = issame(c1, c2);
	if (ret)
	{
		cout << "c1和c2相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "c1和c2不相等" << endl;
	}
	//成员函数判断
	bool ret2 = c1.issamebyClass(c2);
	if (ret2)
	{
		cout << "利用成员函数,c1和c2相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "利用成员函数,c1和c2不相等" << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}
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1.5 练习案例2：点和圆的关系

设计一个圆类和一个点类判断圆和点的关系。

程序：

#include
using namespace std;

//点类
class Point
{
public:
	void setx(int x)
	{
		c_x = x;
	}
	int getx()
	{
		return c_x;
	}
	void sety(int y)
	{
		c_y = y;
	}
	int gety()
	{
		return c_y;
	}
	//建议将属性设置为私有，对外提供接口
private:
	int c_x;
	int c_y;
};

//圆类
class Circle
{
public:
	//设置半径
	void setr(int r)
	{
		c_R = r;
	}
	//获取半径
	int getr()
	{
		return c_R;
	}
	//设置圆心
	void setcenter(Point center)
	{
		c_center = center;
	}
	//获取圆心
	Point getcenter()
	{
		return c_center;
	}
private:
	int c_R; //半径

	//在类中可以让另一个类 作为本类中的成员
	Point c_center; //圆心
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
	//计算两点之间距离的平方
	int distance =
		(c.getcenter().getx() - p.getx()) * (c.getcenter().getx() - p.getx()) +
		(c.getcenter().gety() - p.gety()) * (c.getcenter().gety() - p.gety());
	//计算半径的平方
	int rdistance = c.getr() * c.getr();
	//判断关系
	if (distance == rdistance)
	{
		cout << "点在圆上" << endl;
	}
	else if (distance > rdistance)
	{
		cout << "点在圆外" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "点在圆内" << endl;
	}
}
int main(void)
{
	Circle c1;
	c1.setr(10);
	Point center;
	center.setx(10);
	center.sety(0);
	c1.setcenter(center);
	Point p1;
	p1.setx(10);
	p1.sety(11);
	//调用判断
	isInCircle(c1, p1);
	system("pause");
	return 0;
}
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point.h文件：

#pragma once  //防止头文件重复包含
#include
using namespace std;
//点类
class Point
{
public:
	void setx(int x);
	int getx();
	void sety(int y);
	int gety();
private:
	int c_x;
	int c_y;
};

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point.cpp文件：

#include"point.h"
//Point::告诉编译器这是Point作用域下面的一个成员函数
void Point::setx(int x)
{
	c_x = x;
}
int Point::getx()
{
	return c_x;
}
void Point::sety(int y)
{
	Point::c_y = y;
}
int Point::gety()
{
	return c_y;
}


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circle.h文件：

#pragma once
#include
using namespace std;
#include "point.h"

//圆类
class Circle
{
public:
	//设置半径
	void setr(int r);
	//获取半径
	int getr();

	//设置圆心
	void setcenter(Point center);

	//获取圆心
	Point getcenter();

private:
	int c_R; //半径

	//在类中可以让另一个类 作为本类中的成员
	Point c_center; //圆心
};
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circle.cpp文件：

#include "circle.h"

//设置半径
void Circle::setr(int r)
{
	c_R = r;
}
//获取半径
int Circle::getr()
{
	return c_R;
}
//设置圆心
void Circle::setcenter(Point center)
{
	c_center = center;
}
//获取圆心
Point Circle::getcenter()
{
	return c_center;
}

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主程序文件：

#include
using namespace std;
#include "point.h"
#include "circle.h"

//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
	//计算两点之间距离的平方
	int distance =
		(c.getcenter().getx() - p.getx()) * (c.getcenter().getx() - p.getx()) +
		(c.getcenter().gety() - p.gety()) * (c.getcenter().gety() - p.gety());
	//计算半径的平方
	int rdistance = c.getr() * c.getr();
	//判断关系
	if (distance == rdistance)
	{
		cout << "点在圆上" << endl;
	}
	else if (distance > rdistance)
	{
		cout << "点在圆外" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "点在圆内" << endl;
	}
}
int main(void)
{
	Circle c1;
	c1.setr(10);
	Point center;
	center.setx(10);
	center.sety(0);
	c1.setcenter(center);
	Point p1;
	p1.setx(10);
	p1.sety(11);
	//调用判断
	isInCircle(c1, p1);
	system("pause");
	return 0;
}

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二、对象的初始化和清理

• 在生活中我们所购买的点子产品大多都有恢复出厂设置，在某一天我们不使用的时候清楚自己的数据来保证自己信息的安全。
• C++中的面向对象来源生活，每个对象也会有初识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也是两个非常重要的安全问题。

• 一个对象或者变量没有初识状态，对其使用后的后果是未知的。

• 同样的使用完一个对象或者变量，没有及时进行清理，也会造成一定的安全问题。

C++利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动斓用，完成对象初始化和清理工作。对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供，但是编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

• 构造函数：主要作用在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，无须手动调用。
• 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。

#include
using namespace std;

//对象的初始化和清理
class Person
{
public:
	//1、构造函数  进行初始化操作
	Person()
	{
		//不写的也会自动创建一个，只不过里面是空的
		cout << "构造函数的调用" << endl;
	}
	//2、析构函数  进行清理的操作
	~Person()
	{
		cout << "析构函数的调用" << endl;
	}
	//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构
};
void test01()
{
	Person p;//在栈上的数据，test01执行完之后会释放这个对象
}
int main()
{
	test01();
	//Person p;//在main函数中析构函数也会被调用在按完任意键之后
	system("pause");
	return 0;
}
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2.2 构造函数的分类和调用

#include
using namespace std;

//构造函数的分类及调用

#include
using namespace std;
class  Person
{
public:
	//构造函数
	//构造函数-无参构造-编译器提供的就是无参的
	Person()
	{
		cout << "Person的无参构造函数调用" << endl;
	}
	//构造函数-有参构造
	Person(int a)
	{
		//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上。
		age = a;
		cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person的析构函数调用" << endl;
	}
	//
	//拷贝构造函数
	Person(const Person& p)
	{
		age = p.age;
		cout << "拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	int age;
};

//调用
int main(void)
{
	//1、括号法
	//Person p;//默认构造函数调用
	///*注意：使用默认构造函数的时候，不要加(),编译器会认为这是一个函数的声明
	//例如：Person p1();不会认为在创建对象*/
	//Person p2(10);//有参构造函数调用
	//Person p3(p2);//拷贝构造函数调用
	//cout << "p2的年龄为" << p2.age << endl;
	//cout << "p3的年龄为" << p3.age << endl;

	//2、显示法
	//Person p1;//无参
	//Person p2 = Person(10);//有参
	//Person p3 = Person(p2);//拷贝
	//如果把等号右边的式子单独拿出来
	//Person(10)这是一个匿名对象 - 特点——当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象
	//注意2：不要利用拷贝函数初始化匿名对象 - 编译器会认为Person(p3) == Person p3 编译器会认为是对象的声明
	//Person(p3);

	//3、隐式转换法
	Person p4 = 10;//相当与Person p4 = Person(10);
	Person p5 = p4;//拷贝构造
	system("pause");
	return 0;
}

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2.3 拷贝构造函数的调用时机

#include
using namespace std;

//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
//2、值传递的方式给函数参数传值
//3、以值方式返回局部对象
class Person
{
public:
    Person()
    {
        cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
    }
    Person(int age)
    {
        cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
        m_Age = age;
    }
    Person(const Person& p)
    {
        cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
        m_Age = p.m_Age;
    }
    ~Person()
    {
        cout << "Person的析构函数调用" << endl;
    }
    int m_Age;
};
//使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个对象
void test01()
{
    Person p1(20);
    Person p2(p1);
    cout << "p2的年龄为" << p2.m_Age << endl;
}
//值传递的方式给函数参数传值
void dowork(Person p)
{

}
void test02()
{
    Person p;
    dowork(p);
}
//值方式返回局部对象
Person dowork2()
{
    Person p1;
    cout << (int*)&p1 << endl;
    return p1;
}
void test03()
{
    Person p = dowork2();
    cout << (int*)&p << endl;
}

int main(void)
{
    //test01();
    //test02();
    test03();
    system("pause");
    return 0;
}
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2.4构造函数的调用规则

#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//只要创建一个类，c++编译器会默认给每个类都添加至少3个函数
/*默认构造(空实现)
析构函数(空实现)
拷贝函数*/
class Person
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age)
	{
		m_Age = age;
		cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
	}
	Person(const Person& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person的默认析构函数调用" << endl;
	}
	int m_Age;

};
void test01()
{
	Person p;
	p.m_Age = 18;
	Person p2(p);
	cout << "p2的年龄为" << p2.m_Age << endl;
}
//当用户创建了有参构造函数，编译器就不再提供默认无参构造函数，但是会提供默认拷贝构造函数
void test02()
{

}
int main(void)
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;

}


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2.5 深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：析构的时候，因为p1和p2指向的是同一个地址，这个地址被清理两次，出现错误


总结：如果有属性在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题。

#include
using namespace std;

class person {
public:

	int m_age;
	int* m_high;
	person() {
		cout << "person的无参构造函数" << endl;
	}

	person(int age, int high) {
		m_age = age;
		m_high = new int(high);
		cout << "person的有参构造函数" << endl;
	}

	person(const person& p) {
		m_age = p.m_age;
		//m_high = p.m_high;//编译器默认实现就是这行代码
		m_high = new int(*p.m_high); //深拷贝，重新在堆区开辟空间存储
		cout << "person的拷贝构造函数" << endl;
	}

	~person() {
		//析构函数释放堆区数据 浅拷贝会重复释放 报错
		if (m_high != NULL) {
			delete m_high;
			m_high = NULL;
		}
		cout << "tperson的析构构函数" << endl;
	}
};

void test() {
	person p1(18, 170);
	person p2(p1);
	cout << p1.m_age << *p1.m_high << endl;
	cout << p2.m_age << *p2.m_high << endl;
}

int main(void)
{
	test();
	system("pause");
	return 0;

}


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2.6初始化列表

#include
using namespace std;
class Person
{
public:
	//传统赋值操作
	/*Person(int a, int b, int c)
	{
		m_A = a;
		m_B = b;
		m_C = c;
	}*/
	//初始化列表初始化属性
	Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c)
	{

	}
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};
void test()
{
	//Person p(10,20,30);
	Person p(30, 20, 10);
	cout << p.m_A << endl;
	cout << p.m_B << endl;
	cout << p.m_C << endl;
}
int main(void)
{
	test();
	system("pause");
	return 0;

}

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2.7 类对象作为类成员

#include
using namespace std;
#include

//类对象作为类成员

//手机类
class Phone
{
public:

	Phone(string pName)
	{
		cout << "Phone的构造函数调用" << endl;
		m_PName = pName;
	}
	~Phone()
	{
		cout << "Phone的析构函数调用" << endl;
	}
	string m_PName;
};

class Person
{
public:
	Person(string name, string pName):m_Name(name), m_Phone(pName)
	{
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person的析构函数调用" << endl;
	}
	//姓名
	string m_Name;
	//手机
	Phone m_Phone;
};
//当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身，析构的顺序相反

void test01()
{
	Person p("张三","苹果Max");
	cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PName << endl;
}
int main(void)
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}


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运行结果：

2.8 静态成员

#include
using namespace std;
#include

//静态成员变量
class Person
{
public:
	//1、所有对象都共享同一份数据
	//2、编译阶段就分配内存
	//3、类内声明，类外初始化操作
	static int m_A;

	//静态成员变量也是有访问权限的
private:
	static int m_B;

};
int Person::m_A = 100;
int Person::m_B = 200;

void test01()
{
	Person p;
	cout << p.m_A << endl;

	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << p.m_A << endl;
}

void test02()
{
	//静态成员变量，不属于每个对象上，所有对象都共享同一份数据
	//因此静态成员变量有两种访问方式

	//1、通过对象进行访问
	/*Person p;
	cout << p.m_A << endl;*/

	//2、通过类名进行访问
	cout << Person::m_A;

	//cout << Person::m_B; //私有权限类外访问不到
}
int main(void)
{
	//test01();
	test02();
	Person p;
	cout << p.m_A  << endl;

	system("pause");
	return 0;
}


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#include
using namespace std;
#include

//静态成员函数
//所有对象共享同一个函数
//静态成员函数只能访问静态成员变量
class Person
{
public:

	//静态成员函数
	static void func()
	{
		m_A = 100;  //静态成员函数可以访问 静态成员变量
		//m_B = 100;  //静态成员函数  不可以访问 非静态成员变量
		cout << "static void func调用" << endl;
		cout << m_A << endl;
	}

	static int m_A;  //静态成员变量
	int m_B; //非静态成员变量
private:
	//静态成员函数也是有访问权限的
	static void func2()
	{
		cout << "static void func2调用" << endl;
	}

};
int Person::m_A = 0;

//有两种访问方式
void test01()
{
	//1、通过对象访问
	Person p;
	p.func();
	//2、通过类名访问
	Person::func();
	//Person::func2();  //私有权限访问不到
}

int main()
{
	test01();
	
	system("pause");
	return 0;
}


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三、C++对象模型和this指针

3.1 成员变量和成员函数分开存储

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储，
空对象占用内存空间为1
只有非静态成员变量才属于类的对象上。

#include
using namespace std;
//成员变量和成员函数是分开存储的
class Person
{
	int m_A;  //非静态的成员变量   属于类的对象上的
	static int m_B;  //静态的成员变量   不属于类的对象上的
	void func() {};  //非静态的成员函数   不属于类的对象上的
	static void func() {};  //非静态的成员函数   不属于类的对象上的
};
//静态成员函数不属于类的对象上
int m_B = 10;

//int Person::m_B = 10;
void test01()
{
	Person p;
	//空对象占用内存空间为1
	/*C++编译器给每个空对象也分配一个字节的空间，为的是区分空对象在占内存的位置，
	每一个空对象也应该有一个独一无二的内存地址*/
	cout << "size of p = " <<  sizeof(p) << endl;
}
void test02()
{
	Person p;
	cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main(void)
{
	//test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}


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3.2 this指针概念

#include
using namespace std;
class Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		//this指针指向的是被调函数的成员函数所属的对象
		//这里指向的就是p
		this->age = age;
	}
	//返回本体要用引用的方式进行返回
	//这里返回值如果是Person，就创建了一个新的对象
	Person& PersonAddAge(Person& p)
	{
		this->age += p.age;

		//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
		return *this;
	}

	int age; //注意起名规范也可以解决名字冲突的问题
};
//1、解决对象冲突
void test()
{
	Person p(18);
	cout << p.age << endl;
}
//2、返回对象本身用*this
void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << p1.age << endl;
	Person p2(10);
	p2.PersonAddAge(p1);//将p1和p2的加在一起
	//多次追加,return *this;
	//链式编程思想
	p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);
	cout << "p2的年龄" << p2.age << endl;
}
int main(void)
{
	test();
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}
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3.3 控制住访问成员函数

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针，如果用到this指针，需要加以判断来保证代码的健壮性。

#include
using namespace std;

//空指针调用成员函数
class Person
{
public:
	void ShowClassName()
	{
		cout << "this is Person class" << endl;
	}
	void ShowPersonAge()
	{

		//提高健壮性，空的就直接返回，防止代码崩溃
		if (this == NULL)
		{
			return;
		}
		//报错原因是因为传入的指针是NULL——无中生有，用一个空指针访问里面的属性 
		cout << this->m_Age << endl;
	}
	int m_Age;
};
void test()
{
	Person* p = NULL;
	p->ShowClassName();
	p->ShowPersonAge();
}
int main(void)
{
	test();
	system("pause");
	return 0;
}
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3.4 const修饰成员函数

常函数：

• 成员函数后加const后我们称这个函数为常函数
• 常函数不可以修改成员属性
• 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

常对象：

• 声明对象前const称该对象为常对象。
• 常对象只能调用常函数。

#include
using namespace std;

//常函数
class Person
{
public:

	//this指针的本质  是指针常量  指针的指向是不可以修改的
	//const Person * const this;
	//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可修改
	void showPerson() const
	{
		this->m_B = 100;
		//this->m_A = 100;
		//this =NULL; //this指针不可修改指针的指向的
	}
	void func()
	{

	}
	int m_A;
	mutable int m_B; //特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值
};

void test()
{
	Person P;
	P.showPerson();
}
//常对象
void test1()
{
	const Person p;//在对象前加const，变为常对象
	//p.m_a = 100;
	p.m_B = 100;
	//常对象只能调用常函数 
	p.showPerson();
	//p.func();常对象不能调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性。
}

int main()
{
	test();

	system("pause");
	return 0;
}
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总结

常对象：