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C++ 类和对象

提示
  1. 类和对象的概念：类是对象的蓝图，包含数据成员和成员函数。对象是类的实例，用于访问类中定义的数据和函数。例如，Room类可用于计算房间的面积和体积。
  2. 访问类成员：使用点运算符（.）来访问类的数据成员和成员函数。例如，room1.length = 42.5;初始化room1对象的length成员，而room1.calculateArea();调用calculateArea()函数。
  3. 公共和私有访问修饰符：public关键字表示成员可以在类外部访问，而private关键字限制成员只能在类内部访问。例如，私有成员不能直接从main()函数访问，而是通过公共成员函数间接访问。

在先前的教程中，我们学习了函数和变量。有时将相关的函数和数据放在一个地方是可取的，这样逻辑上更合理，操作起来也更容易。

假设我们需要存储一个矩形房间的长度、宽度和高度，并计算其面积和体积。

为了处理这个任务，我们可以创建三个变量，比如长度、宽度和高度，以及 calculateArea() 和 calculateVolume() 函数。

然而，在 C++ 中，与其创建单独的变量和函数，不如将这些相关的数据和函数包装在一个地方（通过创建对象）。这种编程范式被称为面向对象编程。

但是，在我们能够创建对象并在 C++ 中使用它们之前，我们首先需要了解类。

C++ 类​

类是对象的蓝图。

我们可以将类想象为一座房子的草图（原型）。它包含了关于楼层、门窗等的所有细节。根据这些描述我们建造房子。房子就是对象。

创建类​

在 C++ 中使用关键字 class 后跟类名来定义类。

类的主体在花括号内定义，并在末尾用分号终止。

class className {
 // 一些数据
 // 一些函数
};

例如，

class Room {
 public:
 double length;
 double breadth;
 double height;

 double calculateArea(){
 return length * breadth;
 }

 double calculateVolume(){
 return length * breadth * height;
 }

};

这里，我们定义了一个名为 Room 的类。

类内部声明的变量 length、breadth 和 height 被称为数据成员。而函数 calculateArea() 和 calculateVolume() 被称为类的成员函数。

C++ 对象​

当定义了一个类时，只有对象的规格被定义；没有分配内存或存储空间。

要使用类中定义的数据和访问函数，我们需要创建对象。

C++ 中定义对象的语法​

className objectVariableName;

我们可以像下面这样创建 Room 类（在上面的例子中定义）的对象：

// 示例函数
void sampleFunction() {
 // 创建对象
 Room room1, room2;
}

int main(){
 // 创建对象
 Room room3, room4;
}

这里，在 sampleFunction() 中创建了两个 Room 类的对象 room1 和 room2。同样地，在 main() 中创建了对象 room3 和 room4。

正如我们所见，我们可以在程序的任何函数中创建一个类的对象。我们还可以在类内部或其他类中创建类的对象。

此外，我们可以从单个类创建任意多的对象。

C++ 访问数据成员和成员函数​

我们可以使用 .（点）运算符访问类的数据成员和成员函数。例如，

room2.calculateArea();

这将调用 Room 类中对象 room2 的 calculateArea() 函数。

同样地，数据成员可以这样访问：

room1.length = 5.5;

在这种情况下，它将 room1 的 length 变量初始化为 5.5。

示例 1：C++ 编程中的对象和类​

// 程序演示 C++ 编程中对象和类的工作原理

#include <iostream>
using namespace std;

// 创建类
class Room {

 public:
 double length;
 double breadth;
 double height;

 double calculateArea() {
 return length * breadth;
 }

 double calculateVolume() {
 return length * breadth * height;
 }
};

int main() {

 // 创建 Room 类的对象
 Room room1;

 // 为数据成员赋值
 room1.length = 42.5;
 room1.breadth = 30.8;
 room1.height = 19.2;

 // 计算并显示房间的面积和体积
 cout << "房间面积 = " << room1.calculateArea() << endl;
 cout << "房间体积 = " << room1.calculateVolume() << endl;

 return 0;
}

输出

房间面积 = 1309
房间体积 = 25132.8

在这个程序中，我们使用了 Room 类及其对象 room1 来计算房间的面积和体积。

在 main() 中，我们使用以下代码为长度、宽度和高度赋值：

room1.length = 42.5;
room1.breadth = 30.8;
room1.height = 19.2;

然后我们调用了 calculateArea() 和 calculateVolume() 函数来执行必要的计算。

请注意程序中 public 关键字的使用。这意味着成员是公共的，可以在程序的任何地方访问。

根据我们的需求，我们也可以使用 private 关键字创建私有成员。私有成员只能在类内部访问。例如，

class Test {

private:
 int a;
 void function1() { }

public:
 int b;
 void function2() { }
}

这里，a 和 function1() 是私有的。因此，它们不能从类外部访问。

另一方面，b 和 function2() 可以在程序的任何地方访问。

要了解有关公共和私有关键字的更多信息，请访问我们的 C++ 类访问修饰符教程。

示例 2：C++ 类中使用 public 和 private​

// 程序演示 C++ 类中 public 和 private 的工作原理

#include <iostream>
using namespace std;

class Room {

 private:
 double length;
 double breadth;
 double height;

 public:

 // 函数初始化私有变量
 void initData(double len, double brth, double hgt) {
 length = len;
 breadth = brth;
 height = hgt;
 }

 double calculateArea() {
 return length * breadth;
 }

 double calculateVolume() {
 return length * breadth * height;
 }
};

int main() {

 // 创建 Room 类的对象
 Room room1;

 // 将私有变量的值作为参数传递
 room1.initData(42.5, 30.8, 19.2);

 cout << "房间面积 = " << room1.calculateArea() << endl;
 cout << "房间体积 = " << room1.calculateVolume() << endl;

 return 0;
}

输出

房间面积 = 1309
房间体积 = 25132.8

上面的例子与第一个示例几乎相同，除了类变量现在是私有的。

由于变量现在是私有的，我们不能直接在 main() 中访问它们。因此，使用以下代码将是无效的：

// 无效代码
obj.length = 42.5;
obj.breadth = 30.8;
obj.height = 19.2;

相反，我们使用公共函数 initData() 通过函数参数 double len、double brth 和 double hgt 来初始化私有变量。

要了解有关对象和类的更多信息，请访问这些主题：

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