C++ 类定义

类由内部成员(属性与方法)组成，属性指变量，方法指行为。


#include<iostream>
using namespace std;

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
//属性
public:
	double length;   // 长度
	double breadth;  // 宽度
	double height;   // 高度

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

};
//方法
int main()
{
	Box Box1;        // 声明 Box1，类型为 Box
	Box Box2;        // 声明 Box2，类型为 Box
	double volume = 0.0;     // 用于存储体积

	// box 1 详述
	Box1.height = 5.0;
	Box1.length = 6.0;
	Box1.breadth = 7.0;

	// box 2 详述
	Box2.height = 10.0;
	Box2.length = 12.0;
	Box2.breadth = 13.0;

	// box 1 的体积
	volume = Box1.volume();
	cout << "Box1 的体积：" << volume << endl;

	// box 2 的体积
	volume = Box2.volume();
	cout << "Box2 的体积：" << volume << endl;
	return 0;
}

C++ 类访问修饰符

数据封装是面向对象编程的一个重要特点，它防止函数直接访问类类型的内部成员（属性和方法）。

修饰符	描述
public	公有成员在程序中类的外部是可访问的。您可以不使用任何成员函数来设置和获取公有变量的值。
private	私有成员变量或函数在类的外部是不可访问的，甚至是不可查看的。只有类和友元函数可以访问私有成员。默认情况下，类的所有成员都是私有的。
protected	保护成员变量或函数与私有成员十分相似，但有一点不同，保护成员在派生类（即子类）中是可访问的。

class Base {

   public:

  // 公有成员

   protected:

  // 受保护成员

   private:

  // 私有成员

};

公有（public）成员

#include <iostream>

using namespace std;

class Line
{
   public:
      double length;
      void setLength( double len );
      double getLength( void );
};

// 成员函数定义
double Line::getLength(void)
{
    return length ;
}

void Line::setLength( double len )
{
    length = len;
}

// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line;

   // 设置长度
   line.setLength(6.0);
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <<endl;

   // 不使用成员函数设置长度
   line.length = 10.0; // OK: 因为 length 是公有的
   cout << "Length of line : " << line.length <<endl;
   return 0;
}

私有（private）成员

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   public:
      double length;
      void setWidth( double wid );
      double getWidth( void );

   private:
      double width;
};

// 成员函数定义
double Box::getWidth(void)
{
    return width ;
}

void Box::setWidth( double wid )
{
    width = wid;
}

// 程序的主函数
int main()
{
   Box box;

   // 不使用成员函数设置长度
   box.length = 10.0; // OK: 因为 length 是公有的
   cout << "Length of box : " << box.length <<endl;

   // 不使用成员函数设置宽度
   // box.width = 10.0; // Error: 因为 width 是私有的
   box.setWidth(10.0);  // 使用成员函数设置宽度
   cout << "Width of box : " << box.getWidth() <<endl;

   return 0;
}

保护（protected）成员

保护成员变量或函数与私有成员十分相似，但有一点不同，保护成员在派生类（即子类）中是可访问的。

在下一个章节中，您将学习到派生类和继承的知识。现在您可以看到下面的实例中，我们从父类 Box 派生了一个子类 smallBox。
下面的实例与前面的实例类似，在这里 width 成员可被派生类 smallBox 的任何成员函数访问。

#include <iostream>
using namespace std;

class Box
{
   protected:
      double width;
};

class SmallBox:Box // SmallBox 是派生类
{
   public:
      void setSmallWidth( double wid );
      double getSmallWidth( void );
};

// 子类的成员函数
double SmallBox::getSmallWidth(void)
{
    return width ;
}

void SmallBox::setSmallWidth( double wid )
{
    width = wid;
}

// 程序的主函数
int main( )
{
   SmallBox box;

   // 使用成员函数设置宽度
   box.setSmallWidth(5.0);
   cout << "Width of box : "<< box.getSmallWidth() << endl;

   return 0;
}

继承的修饰符

有public, protected, private三种继承方式，它们相应地改变了基类成员的访问属性。但无论哪种继承方式，上面两点都没有改变

private 成员只能被本类成员（类内）和友元访问，不能被派生类访问；
protected 成员可以被派生类访问。

继承模式	描述
public 继承	基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：public, protected, private
protected 继承	基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：protected, protected, private
private 继承	基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：private, private, private

public 继承

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

class A{
public:
  int a;
  A(){
    a1 = 1;
    a2 = 2;
    a3 = 3;
    a = 4;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;    //正确
    cout << a1 << endl;   //正确
    cout << a2 << endl;   //正确
    cout << a3 << endl;   //正确
  }
public:
  int a1;
protected:
  int a2;
private:
  int a3;
};
class B : public A{
public:
  int a;
  B(int i){
    A();
    a = i;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;       //正确，public成员
    cout << a1 << endl;       //正确，基类的public成员，在派生类中仍是public成员。
    cout << a2 << endl;       //正确，基类的protected成员，在派生类中仍是protected可以被派生类访问。
    cout << a3 << endl;       //错误，基类的private成员不能被派生类访问。
  }
};
int main(){
  B b(10);
  cout << b.a << endl;
  cout << b.a1 << endl;   //正确
  cout << b.a2 << endl;   //错误，类外不能访问protected成员
  cout << b.a3 << endl;   //错误，类外不能访问private成员
  system("pause");
  return 0;
}

protected 继承

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class A{
public:
  int a;
  A(){
    a1 = 1;
    a2 = 2;
    a3 = 3;
    a = 4;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;    //正确
    cout << a1 << endl;   //正确
    cout << a2 << endl;   //正确
    cout << a3 << endl;   //正确
  }
public:
  int a1;
protected:
  int a2;
private:
  int a3;
};
class B : protected A{
public:
  int a;
  B(int i){
    A();
    a = i;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;       //正确，public成员。
    cout << a1 << endl;       //正确，基类的public成员，在派生类中变成了protected，可以被派生类访问。
    cout << a2 << endl;       //正确，基类的protected成员，在派生类中还是protected，可以被派生类访问。
    cout << a3 << endl;       //错误，基类的private成员不能被派生类访问。
  }
};
int main(){
  B b(10);
  cout << b.a << endl;       //正确。public成员
  cout << b.a1 << endl;      //错误，protected成员不能在类外访问。
  cout << b.a2 << endl;      //错误，protected成员不能在类外访问。
  cout << b.a3 << endl;      //错误，private成员不能在类外访问。
  system("pause");
  return 0;
}

private 继承

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class A{
public:
  int a;
  A(){
    a1 = 1;
    a2 = 2;
    a3 = 3;
    a = 4;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;    //正确
    cout << a1 << endl;   //正确
    cout << a2 << endl;   //正确
    cout << a3 << endl;   //正确
  }
public:
  int a1;
protected:
  int a2;
private:
  int a3;
};
class B : private A{
public:
  int a;
  B(int i){
    A();
    a = i;
  }
  void fun(){
    cout << a << endl;       //正确，public成员。
    cout << a1 << endl;       //正确，基类public成员,在派生类中变成了private,可以被派生类访问。
    cout << a2 << endl;       //正确，基类的protected成员，在派生类中变成了private,可以被派生类访问。
    cout << a3 << endl;       //错误，基类的private成员不能被派生类访问。
  }
};
int main(){
  B b(10);
  cout << b.a << endl;       //正确。public成员
  cout << b.a1 << endl;      //错误，private成员不能在类外访问。
  cout << b.a2 << endl;      //错误, private成员不能在类外访问。
  cout << b.a3 << endl;      //错误，private成员不能在类外访问。
  system("pause");
  return 0;
}

构造函数

类的构造函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次创建类的新对象时执行。

构造函数的名称与类的名称是完全相同的，并且不会返回任何类型，也不会返回 void。构造函数可用于为某些成员变量设置初始值。

#include <iostream>

using namespace std;

class Line
{
   public:
      void setLength( double len );
      double getLength( void );
      Line();  // 这是构造函数

   private:
      double length;
};

// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line(void)
{
    cout << "Object is being created" << endl;
}

void Line::setLength( double len )
{
    length = len;
}

double Line::getLength( void )
{
    return length;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line;

   // 设置长度
   line.setLength(6.0);
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <<endl;

   return 0;
}

带参数的构造函数

默认的构造函数没有任何参数，但如果需要，构造函数也可以带有参数。这样在创建对象时就会给对象赋初始值，如下面的例子所示：

#include <iostream>

using namespace std;

class Line
{
   public:
      void setLength( double len );
      double getLength( void );
      Line(double len);  // 这是构造函数

   private:
      double length;
};

// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line( double len)
{
    cout << "Object is being created, length = " << len << endl;
    length = len;
}

void Line::setLength( double len )
{
    length = len;
}

double Line::getLength( void )
{
    return length;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line(10.0);

   // 获取默认设置的长度
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <<endl;
   // 再次设置长度
   line.setLength(6.0);
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <<endl;

   return 0;
}

类的析构函数

类的析构函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次删除所创建的对象时执行。

析构函数的名称与类的名称是完全相同的，只是在前面加了个波浪号（~）作为前缀，它不会返回任何值，也不能带有任何参数。析构函数有助于在跳出程序（比如关闭文件、释放内存等）前释放资源。

#include <iostream>

using namespace std;

class Line
{
public:
	void setLength(double len);
	double getLength(void);
	Line();   // 这是构造函数声明
	~Line();  // 这是析构函数声明

private:
	double length;
};

// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line(void)
{
	cout << "Object is being created" << endl;
}
Line::~Line(void)
{
	cout << "Object is being deleted" << endl;
}

void Line::setLength(double len)
{
	length = len;
}

double Line::getLength(void)
{
	return length;
}
// 程序的主函数
int main()
{
	Line line;

	// 设置长度
	line.setLength(6.0);
	cout << "Length of line : " << line.getLength() << endl;

	return 0;  //结束后，对象销毁，此时返回析构函数
}

C++ 拷贝构造函数

拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，它在创建对象时，是使用同一类中之前创建的对象来初始化新创建的对象。拷贝构造函数通常用于：

通过使用另一个同类型的对象来初始化新创建的对象。
复制对象把它作为参数传递给函数。
复制对象，并从函数返回这个对象

#include <iostream>

using namespace std;

class Line
{
   public:
      int getLength( void );
      Line( int len );             // 简单的构造函数
      Line( const Line &obj);      // 拷贝构造函数
      ~Line();                     // 析构函数

   private:
      int *ptr;
};

// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line(int len)
{
    cout << "调用构造函数" << endl;
    // 为指针分配内存
    ptr = new int;
    *ptr = len;
}

Line::Line(const Line &obj)
{
    cout << "调用拷贝构造函数并为指针 ptr 分配内存" << endl;
    ptr = new int;
    *ptr = *obj.ptr; // 拷贝值
}

Line::~Line(void)
{
    cout << "释放内存" << endl;
    delete ptr;
}
int Line::getLength( void )
{
    return *ptr;
}

void display(Line obj)
{
   cout << "line 大小 : " << obj.getLength() <<endl;
}

// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line1(10);

   Line line2 = line1; // 这里也调用了拷贝构造函数

   display(line1);
   display(line2);

   return 0;
}

C++ 友元函数

类的友元函数是定义在类外部，但有权访问类的所有私有（private）成员和保护（protected）成员。尽管友元函数的原型有在类的定义中出现过，但是友元函数并不是成员函数。

友元可以是一个函数，该函数被称为友元函数；友元也可以是一个类，该类被称为友元类，在这种情况下，整个类及其所有成员都是友元。
如果要声明函数为一个类的友元，需要在类定义中该函数原型前使用关键字 friend，如下所示：

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   double width;
public:
   friend void printWidth( Box box );
   void setWidth( double wid );
};

// 成员函数定义
void Box::setWidth( double wid )
{
    width = wid;
}

// 请注意：printWidth() 不是任何类的成员函数
void printWidth( Box box )
{
   /* 因为 printWidth() 是 Box 的友元，它可以直接访问该类的任何成员 */
   cout << "Width of box : " << box.width <<endl;
}

// 程序的主函数
int main( )
{
   Box box;

   // 使用成员函数设置宽度
   box.setWidth(10.0);

   // 使用友元函数输出宽度
   printWidth( box );

   return 0;
}

C++内联函数

调用函数比求解等价表达式要慢得多。在大多数的机器上，调用函数都要做很多工作：调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复，复制实参，程序还必须转向一个新位置执行
C++中支持内联函数，其目的是为了提高函数的执行效率，用关键字 inline 放在函数定义(注意是定义而非声明，下文继续讲到)的前面即可将函数指定为内联函数。内联函数是通常与类一起使用。如果一个函数是内联的，那么在编译时，编译器会把该函数的代码副本放置在每个调用该函数的地方。
对内联函数进行任何修改，都需要重新编译函数的所有客户端，因为编译器需要重新更换一次所有的代码，否则将会继续使用旧的函数。
如果想把一个函数定义为内联函数，则需要在函数名前面放置关键字 inline，在调用函数之前需要对函数进行定义。

#include <iostream>

using namespace std;

inline int Max(int x, int y)
{
   return (x > y)? x : y;
}

// 程序的主函数
int main( )
{

   cout << "Max (20,10): " << Max(20,10) << endl;
   cout << "Max (0,200): " << Max(0,200) << endl;
   cout << "Max (100,1010): " << Max(100,1010) << endl;
   return 0;
}

C++ this 指针

在 C++ 中，每一个对象都能通过 this 指针来访问自己的地址。this 指针是所有成员函数的隐含参数。因此，在成员函数内部，它可以用来指向调用对象。

友元函数没有 this 指针，因为友元不是类的成员。只有成员函数才有 this 指针。

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   public:
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
      int compare(Box box)
      {
         return this->Volume() > box.Volume();
      }
   private:
      double length;     // Length of a box
      double breadth;    // Breadth of a box
      double height;     // Height of a box
};

int main(void)
{
   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // Declare box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // Declare box2

   if(Box1.compare(Box2))
   {
      cout << "Box2 is smaller than Box1" <<endl;
   }
   else
   {
      cout << "Box2 is equal to or larger than Box1" <<endl;
   }
   return 0;
}

C++ 指向类的指针

一个指向 C++ 类的指针与指向结构的指针类似，访问指向类的指针的成员，需要使用成员访问运算符 ->，就像访问指向结构的指针一样。

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   public:
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;     // Length of a box
      double breadth;    // Breadth of a box
      double height;     // Height of a box
};

int main(void)
{
   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // Declare box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // Declare box2
   Box *ptrBox;                // Declare pointer to a class.

   // 保存第一个对象的地址
   ptrBox = &Box1;

   // 现在尝试使用成员访问运算符来访问成员
   cout << "Volume of Box1: " << ptrBox->Volume() << endl;

   // 保存第二个对象的地址
   ptrBox = &Box2;

   // 现在尝试使用成员访问运算符来访问成员
   cout << "Volume of Box2: " << ptrBox->Volume() << endl;

   return 0;
}

C++类的静态成员

我们可以使用 static 关键字来把类成员定义为静态的。当我们声明类的成员为静态时，这意味着无论创建多少个类的对象，静态成员都只有一个副本。

静态成员在类的所有对象中是共享的。如果不存在其他的初始化语句，在创建第一个对象时，所有的静态数据都会被初始化为零。我们不能把静态成员的初始化放置在类的定义中，但是可以在类的外部通过使用范围解析运算符 :: 来重新声明静态变量从而对它进行初始化，如下面的实例所示。

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   public:
      static int objectCount;
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
         // 每次创建对象时增加 1
         objectCount++;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;     // 长度
      double breadth;    // 宽度
      double height;     // 高度
};

// 初始化类 Box 的静态成员
int Box::objectCount = 0;

int main(void)
{
   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // 声明 box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // 声明 box2

   // 输出对象的总数
   cout << "Total objects: " << Box::objectCount << endl;

   return 0;
}

输出

1
2
3

Constructor called.
Constructor called.
Total objects: 2

静态成员函数

如果把函数成员声明为静态的，就可以把函数与类的任何特定对象独立开来。静态成员函数即使在类对象不存在的情况下也能被调用，静态函数只要使用类名加范围解析运算符 :: 就可以访问。
静态成员函数只能访问静态成员数据、其他静态成员函数和类外部的其他函数。
静态成员函数有一个类范围，他们不能访问类的 this 指针。您可以使用静态成员函数来判断类的某些对象是否已被创建。

#include <iostream>

using namespace std;

class Box
{
   public:
      static int objectCount;
      // 构造函数定义
      Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
      {
         cout <<"Constructor called." << endl;
         length = l;
         breadth = b;
         height = h;
         // 每次创建对象时增加 1
         objectCount++;
      }
      double Volume()
      {
         return length * breadth * height;
      }
      static int getCount()
      {
         return objectCount;
      }
   private:
      double length;     // 长度
      double breadth;    // 宽度
      double height;     // 高度
};

// 初始化类 Box 的静态成员
int Box::objectCount = 0;

int main(void)
{

   // 在创建对象之前输出对象的总数
   cout << "Inital Stage Count: " << Box::getCount() << endl;

   Box Box1(3.3, 1.2, 1.5);    // 声明 box1
   Box Box2(8.5, 6.0, 2.0);    // 声明 box2

   // 在创建对象之后输出对象的总数
   cout << "Final Stage Count: " << Box::getCount() << endl;

   return 0;
}

输出

Inital Stage Count: 0
Constructor called.
Constructor called.
Final Stage Count: 2