C++学习——类与对象（基础)

7.1 类和对象的定义

7.1.1 基本概念

  和结构体一样，在程序设计语言中，一个类是一种新的数据类型。
  在c语言中，struct 只能包含成员变量，不能包含成员函数，而在c++中，struct 类似于 class，既可以包含成员变量，又可以包含成员函数。
  c++中的 struct 和 class 基本是通用的，唯有几个细节不同：

  •使用 class 时，类中的成员默认都是 private 属性的；而使用 struct 时，结构体中的成员默认都是 public 属性的。
  •class 继承默认时 private 继承，而 struct 继承默认时 public 继承。
  •class 可以使用模板，而 struct 不能。
  •class 有默认无参构造函数和默认析构函数，而 struct 没有。
  •class 表现为行为，struct常用来存储数据。

7.1.2 类的声明

  类的声明用于具体说明类的组成，一般将类的声明单独用一个扩展名为.h的头文件来保存。
  另外，还需要对所声明的成员函数定义功能。类的声明加上成员函数的定义，就完整的定义了一个类。成员函数定义同常用一个c++源文件来保存。当然，也可以在类声明的同时，实现类的成员函数。
  声明类的语法形式为：

class 类名称
{
    public:
        公有成员
    protected:
        保护型成员 
    private:
        私有成员 
};

其中，“成员”既可以是数据成员，也可以是成员函数的原型。关键字public、protected、private 说明类成员的访问控制属性。
  类的成员包括数据成员和函数成员，分别描述问题的属性和操作，是不可分割的两个方面。数据成员的声明方式与一般变量相同；函数成员用于描述类的对象可以进行的操作，一般在类中声明原型，在类声明之后定义函数的具体实现。

  public：类对外的接口，在类声明和类（函数）实现之后，类的对象可以访问‘
  private：只允许本类的成员函数来访问。
  protected：可访问性和 private 相似，其差别在于继承过程中对派生类的影响不同。

  如果不写访问关键字，默认的是 private。

7.1.3 类的实现

  函数的原型声明要在类的主体中，而函数的具体实现一般写再类声明之外。在类声明之后定义成员函数的语法形式为

返回值类型 类名::成员函数名（参数表）
{
    函数体
}

其中，通过“ 类名 ”和作用域操作符“ :: ”来表示函数属于哪个类，其他部分和一般函数的定义相同。
  类的成员函数还可以有多种形态：

  1. 带默认参数值的成员函数

  类的成员函数可以有，默认参数值，其调用规则与普通函数相同，即在参数表中指定值。注意：默认值要写在函数原型生命中，函数实现时不写默认值。

  2.内联成员函数

  两种方式：隐式声明和显式声明。
  隐式声明：在类声明时定义的成员函数都是内联函数。函数定义时没有任何附加说明。
  显式声明：在类声明之后定义内联函数需要在函数头部用关键字 inline 开始，格式如下：
  inline 返回值类型 类名::成员函数名（参数表）{函数体}

  3.成员函数的重载

  类名是成员函数名的一部分，所以一个类的成员和另一个类的成员函数即使同名，也不能认为是重载。
  例如，可以在 Clock 类中再声明一个按另一种格式显示时间的ShowTime(int n)函数，和用来显示时间的函数构成重载：

class Clock
{
    public:
        void ShowTime();
        void ShowTime(int n);
        ......//        其他成员声明 
};

7.1.4 对象的定义和使用

  定义一个对象和定义一个一般变量相同，语法形式为
    类名称 对象名称;
  类的成员时抽象的，对象的成员才是具体的。类声明中的数据成员一定不能有具体的属性值。
  声明了类及其对象，在类的外部就可以访问对象的公有成员了。
  数据成员：
    对象名.公有数据成员
  函数成员：
    对象名.公有成员函数名（参数表）
  在类的外部，只能通过对象访问类的公有成员；在类的成员函数内部，可以直接访问类的所有成员，这就实现了对访问范围的有效控制。

7.1.5 类的作用域与可见性

  1. 类的作用于域

  一个类的所有成员位于这个类的作用域内，一个类的任何成员函数都能访问同一类的任何其他成员。
  类作用域是指类定义和相应的成员函数定义的范围，通俗地成为类的内部。在该范围内，一个类的成员函数对本类的其他成员具有无限制的访问权。在类的作用域外，对一个类的数据成员或函数成员的访问受到程序员的控制。

  2. 类的可见性

  类名实际上是个类型名，允许类与其他类型变量或其他函数同名。
  在类的内部，与类或类的成员同名的全局变量名或函数名不可见。
  在一个函数内，同名的类和变量可以同时使用，都是可见的。例如，若 Clock 类已定义，以下函数的定义是没有问题的。

void func()
{
    class Clock a;            //定义时要用到类名
        int Clock = 10;       //变量名和类型名相同 
        Clock++;
}

7.2 构造函数

  1. 构造函数的定义

  构造函数用来完成对象的初始化，给对象的数据成员赋初值。
  定义构造函数的一般形式为

class 类名
{
    public:
        类名（形参表）;    //构造函数的原型
        //类的其他成员 
};
类名::类名（形参表）      //构造函数的实现
{
    //函数体 
}

  构造函数可以在类的内部实现，也可以在类的外部实现。
  构造函数声明并且实现后，就可以在main()函数中，通过
Clock 类的构造函数来创建和初始化对象。
    类名称 对象名称（参数表）;
  构造函数的特点是：构造函数的名称与类名相同，构造函数没有返回值，构造函数一定是公有函数。
  作为类的成员函数，构造函数可以直接访问类的所有数据成员。
  在类的内部定义的构造函数是内联函数。构造函数可以带默认形参值，也可以重载。

  2. 构造函数的重载

  构造函数可以像普通函数一样重载，调用时根据参数的不同，选择其中合适的一个。

  3. 带默认参数值的构造函数

  函数可以为其参数设置默认值，构造函数也可以。

  4. 默认构造函数和无参构造函数

  如果再定义类时没有定义构造函数，则系统在编译时自动生成一个默认形式的构造函数。默认构造函数具有以下形式：
    类名::类名( ){ }
这是一个既没有形式参数，也没有任何语句的函数，这样的默认构造函数当然不能为对象初始化做任何事情。
  注意：只有在类中没有定义任何构造函数的情况下，才能使用默认构造函数。
  还有一种构造函数成为无参构造函数，它的一般形式是：
    类名::类名( ){语句···}
  另外，带有全部默认参数值的构造函数也是无参构造函数。
  假如 Clock 类中只定义了构造函数 Clock(int H,int M,int S),并且没有默认值，以下程序就会有语法错误。

void main()
{
    Clock c1(10,10,10);
    Clock c2;           //编译时会出错 
}

  原因是类中没有定义无参构造函数，因为类中定义了带参数的构造函数，编译系统也就不会再自动生成一个默认构造函数。
  程序中，不能同时出现无参数构造函数和带有全部默认值形参值的构造函数，否则，就会出现编译错误。
  注意，一旦定义了一个类的构造函数，系统就不再生成默认构造函数了。如果需要定义一个对象而不提供实际参数，需要定义一个无参构造函数，或者给所有参数都设置默认值。

  5. 复制构造函数

  复制构造函数用来复制一个对象。定义对象时，通过等号赋值进行对象的初始化，系统会自动调用复制构造函数。例如：

Clock c1(10,10,10);   //先创建一个对象
Clock c2 = c1;        //在定义c2时用c1初始化，自动调用复制构造函数

  也可以在定义对象时，像调用构造函数一样，调用复制构造函数，只是实参时一个已经定义好的对象，例如：

Clock c2(c1);    //利用复制构造函数将c1复制到c2

  复制构造函数就是函数的形参是类的对象的引用的构造函数。
  定义一个复制构造函数的一般形式为

class 类名
{
    public:
        类名（类名& 对象名）;   //复制构造函数原型   
};
类名::类名（类名& 对象名）  //复制构造函数的实现
{
    //函数体   
}

  复制构造函数是一种特殊的构造函数，具有一般构造函数的所有特性，其形参是本类对象的引用，其作用是使用一个已经存在的对象（由复制构造函数的参数指定的对象）去初始化一个新的同类的对象。复制构造函数与原来的构造函数实现了函数的重载，如果程序在类定义时没有显示定义复制构造函数，系统也会自动生成一个默认的复制构造函数，将成员一一复制。
  但是，某些情况下必须显示定义一个复制构造函数。例如：当类的数据成员包括指针变量时，类的构造函数用 new 运算符为这个指针动态申请空间，如果复制时只是简单地一一复制，就会出现两个对象指向相同的堆地址，则在退出运行时，程序会报错。这种情况必须定义复制构造函数，在复制构造函数中为新对象申请新的堆空间。

7.3 析构函数

  对象所占用的空间要通过析构函数来释放。析构函数的原型是：
    ~类名( );
  如果程序中不定义析构函数，系统也会提供一个默认的析构函数：
    ~类名( ){ };
这个析构函数只能用来释放对象的数据成员所占用的空间，但不包括堆内存空间。
  特点：

  •访问属性：公有成员函数。
  •函数名：在类名前加“~”构成。
  •不能重载无参数，无返回值。
  •自动生成：析构函数是在对象生存期即将结束的时刻由系统自动调用的。如果没有定义析构函数，系统将自动生成和调用一个默认析构函数。

例7-4 定义学生类 student，数据成员包括学号、姓名、年龄、成绩；成员函数有构造函数、析构函数和输出显示函数。其中，“姓名”用字符指针(char*)来保存，在构造一个学生时，从堆中为“姓名”分配存储空间，那么需要定义析构函数，在对象生存期结束时，把堆空间释放，归还给系统。在这种情况下，也需要定义一个复制构造函数。

#include<iostream>
using namespace std;
class student
{
    public:
        student(int,char*,int,float);
        student(student&);          //复制构造函数 
        ~student();
        void printstu();
    private:
        int id;
        char* name;
        int age;
        float score;
};
student::student(int i,char* c,int a,float s)
{
    cout << "Constructing..." << endl;
    id = i;
    age = a;
    score = s;
    name = new char[strlen(c)+1];
    if(name != 0)
        strcpy(name,c);
}
student::student(student& s)      //复制构造函数 
{
    cout << "Copy Constructing..." << endl;
    id = s.id;                      //一般成员的简单复制
    age = s.age;
    score = s.score;
    name = new char[strlen(s.name)+1];     //先申请堆空间
    if(name != 0)
        strcpy(name,s.name);        //复制字符串
}
student::~student()
{
    cout << "Destructing..." << endl;
    delete []name;
    name = 0;
}
void student::printstu()
{
    cout << "学号：" << id << "姓名：" << name;
    cout << "  年龄：" << age << "成绩：" << score << endl; 
}
void main()
{
    student stu(1,"wang",18,86);
    stu.printstu();
}

  类的析构函数不能重载，因为析构函数没有参数，因而无法重载，即构造对象的方式有许多种，但释放对象只有一种方式。

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