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【C++学习】类与对象（一）——类的定义与对象实例_c++类的实例

作者：Monodyee | 2024-03-15 20:26:41

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c++类的实例

一、面向对象程序设计的基本特点

1.1 抽象

面向对象方法中的抽象 ，是指对具体问题（对象）进行概括，抽出一类对象的公共性质并加以描述的过程。

一个问题的抽象包括：数据抽象和行为抽象（或被称为功能抽象、代码抽象）。前者描述某类对象的属性和状态，也就是此类对象区别于彼类对象的特征，后者描述的是某类对象共同行为或功能特征。

1.2 封装

封装就是将抽象得到的数据和行为（或功能）相结合，形成一个有机的整体，也就是将数据与操作数据的函数代码进行有机的结合，形成“类”，其中的数据和函数都是类的成员。

二、类和对象

2.1 类的定义

以时钟为例：

  1. class Clock
  2. {
  3.     public:
  4. //时钟的行为——函数成员
  5.            void setTime(int newH,int newM,int newS);
  6.            void showtime();
  7.     private:
  8. //时钟的数据——数据成员
  9.             int hour,minute,second;
  10. };

定义类的语法形式如下：

  1. class 类名称
  2. {
  3.     public:
  4.            //外部接口
  5.     protected:
  6.            //保护型成员
  7.     private:
  8.            //私有成员
  9. }；

2.2 类成员的访问控制

2.2.1 访问权限

  •         公共权限   public 类内可以访问 类外可以访问
  •         保护权限   protected 类内可以访问 类外不可以访问
  •         私有权限   private 类内可以访问 类外不可以访问

2.2.2 struct和class的区别

C++中struct和class的唯一区别在于默认的访问权限不同。

  •         struct默认权限为公共
  •         class默认权限为私有

2.2.3 数据成员私有化

  • 内部数据结构不会对该类以外的其余部分造成影响，程序模块之间的相互作用就被降到最低。
  • 自己控制读写权限。
  • 对于写权限，我们可以检测数据的有效性。

以汽车为例：

  1. class Car
  2. {
  3.     public:
  4. //编号：外侧可读可写
  5. //设置编号        
  6.     void setID(int ID)
  7.     {
  8.         m_ID=ID;//ID是对外提供的一个公共的成员函数，来给数据成员赋值
  9.     }
  10. //获取编号
  11.     int getID()
  12.     {
  13.         return m_ID;
  14.     }
  15.  
  16. //型号：外侧只读
  17. //获取型号
  18.     string getmodel()
  19.     {
  20.         return m_nodel;
  21.     }
  22.  
  23. //功率：外侧只写
  24. //设置功率
  25. //对数据进行有效性检测
  26.     void setpower(int power)
  27.     {
  28.         if(power<0||power>1000)
  29.             {
  30.                 cout<<"请输入合理的数据"<<endl;
  31.                 return;
  32.             }
  33.         m_power=power;
  34.     }
  35.  
  36.     private:
  37.         int m_ID;
  38.         string m_model;
  39.         int m_power;
  40. };

2.3 对象

在C++中。类的对象就是该类的某一特定实体（也称实例）。

  • 声明一个对象的格式：
  1. //和一般变量相同
  2. 类名 对象名;
  3.  
  4. Car mycar1;
  5. Car mycar2;

注意，对象所占据的内存空间只是用于存放数据成员，函数成员不在每一个对象中存储副本，每个函数的代码在内存中只占据一份空间。

  • 访问对象的成员

        访问数据成员的形式是：对象名.数据成员名

        调用函数成员的一般形式是：对象名.函数成员名（参数表）

  1. //访问Car类的对象mycar1的函数成员
  2. mycar1.setID(int ID);
  3. mycar1.getID();

2.4 类的成员函数

2.4.1 成员函数的实现

实现成员函数时要指明类的名称。与普通函数不同，类的成员函数名需要用类名来限制。示例如下： 

  1. 返回值类型 类名::函数成员名（参数表）
  2.  
  3. {
  4.  
  5.         函数体
  6.  
  7. }
  1. void Car::set(int ID,string model, int power, double price,  string color)
  2.     {
  3.  
  4.         m_ID = ID;
  5.         m_Model = model;
  6.         m_Power = power;
  7.         m_Price = price;
  8.         m_Color = color;
  9.  
  10.     }
  11. void Car::Display()
  12.     {
  13.         cout << "编号" << m_ID << "的" << m_Model << "型汽车的颜色是" << m_Color << "，功率 为" <<m_Power << "马力，价格为 " << m_Price << "元\n";
  14.     }

2.4.2 成员函数调用中的目的对象

调用一个成员函数与调用普通函数的差异在于，需要使用"."操作符指出调用所针对的对象，这一对象在本次调用中称为目的对象。

  1. mycar.Display();
  2. //mycar是这一调用过程中的目的对象

2.4.3 带默认形参值的成员函数

类成员函数的默认值，一定要写在类定义中，而不能写在类定义之外的函数实现中。

如果调用这个函数没有给出实参，就会使用默认形参值。

  1. class Car
  2. {
  3. public:
  4. void set(int ID=1,string model=A, int power=100, double price=25,  string color=RED);
  5. }

2.4.4 内联成员函数

有的函数被频繁调用，而且代码比较简单，这个函数也可以定义为内联函数（inline function)。

内联函数的声明有两种方式：隐式声明和显式声明

将函数直接放在类体内，这种方法称之为隐式声明：

  1. class Car
  2. {
  3.   public:
  4.        void set(int ID,string model, int power, double price,  string color);
  5.        void Display()
  6.         {
  7.          cout << "编号" << m_ID << "的" << m_Model << "型汽车的颜色是" << m_Color << "，功率为" << m_Power << "马力，价格为 " << m_Price << "元\n";
  8.         }
  9.   private:
  10.     int m_ID;//编号
  11.     string m_Model;//型号
  12.     int m_Power;//功率
  13.     double m_Price;//价格
  14.     string m_Color;//颜色
  15. };

为保证类定义的简洁，可以采用关键字inline显式声明的方式。即在函数体实现时，在函数返回值前类型加上inline:

  1. inline void Car::Display()
  2.         {
  3.          cout << "编号" << m_ID << "的" << m_Model << "型汽车的颜色是" << m_Color << "，功率为" << m_Power << "马力，价格为 " << m_Price << "元\n";
  4.         }

三、程序实例

       声明一个车辆类Car，至少包含编号（ID)、型号（Model）、功率（Power）、颜色(Color)、价格(Price)等私有成员变量。包含必要的公有成员函数，实现属性设置、属性获取、属性显示的功能。get和set函数分别用于获取和设置车辆的成员变量。显示车辆属性信息的成员函数Display，可以输出如下信息：“编号***的***型汽车的颜色是*色，功率为***马力，价格为*”。

       声明至少3个车辆实例对象。提示用户输入全部车辆信息。用户完成输入后，将3辆车的全部信息显示出来，并统计最高价格、平均价格。                                                                   

3.1 实验目的

  • 掌握类的声明和使用，掌握对象的声明和使用。
  • 复习具有不同访问属性的成员的访问方式。
  • 学习类的组合使用方法。

3.2 实验思路

首先声明车辆类car，用set和get函数分别完成设置和获取车辆的成员变量。set充当外部接口，用户可以访问、设定数据。如果不使用set函数，那么这个类无法从外部访问（只读，不可写），一旦被赋值就无法更改。然后声明display函数，车辆类car即完成。

  1. class Car
  2. {
  3. public:
  4.     
  5.     //属性设置
  6.    void setcar(int ID,string model, int power, double price,  string color)
  7.     {
  8.         m_ID = ID;
  9.         m_Model = model;
  10.         m_Power = power;
  11.         m_Price = price;
  12.         m_Color = color;
  13.     }
  14.     
  15.  
  16.     //属性获取
  17.     string getModel()
  18.     {
  19.         return m_Model;
  20.     }
  21.  
  22.     string getColor()
  23.     {
  24.         return m_Color;
  25.     }
  26.  
  27.     int getID()
  28.     {
  29.         return m_ID;
  30.     }
  31.  
  32.     int getPower()
  33.     {
  34.         return m_Power;
  35.     }
  36.  
  37.     double getPrice()
  38.     {
  39.         return m_Price;
  40.     }
  41.  
  42. private:
  43.     int m_ID;//编号
  44.     string m_Model;//型号
  45.     int m_Power;//功率
  46.     double m_Price;//价格
  47.     string m_Color;//颜色
  48.  
  49. public:
  50.     void Display()
  51.     {
  52.         cout << "编号" << m_ID << "的" << m_Model << "型汽车的颜色是" << m_Color << "，功率为" << m_Power << "马力，价格为 " << m_Price << "元\n";
  53.     }
  54. };

对于计算价格的最大值和平均值，分别声明一个平均值函数（average）和求解最大值（max）函数，然后返回。

  1. double average(double a, double b, double c)//求平均值
  2. {
  3.     double val = 0.0;
  4.     val = (a + b + c) / 3;
  5.     return val;
  6. }
  7.  
  8. double max(double a, double b, double c) //求最大值
  9. {
  10.     double d = (a > b) ? a : b;
  11.     double e = (d > c) ? d : c;
  12.     return e;
  13. }

主函数中，首先要声明对象，然后建立用户输入界面。这里声明的car类对象是c1，c2，c3，调用setcar函数访问并设置属性。值得一提的是，这里又另外定义了三个double变量a，b，c，用来记录price，从而计算出平均值和最大值。

  1. int main()
  2. {   
  3.     int ID = 0;
  4.     int power = 0;
  5.     double price = 0;
  6.     string model ;
  7.     string color;
  8.  
  9.     double a, b, c;//用来记录三辆车的价格
  10.  
  11.     cout << "请输入第一辆车的车辆信息：（编号、型号、功率、价格、颜色）" << endl;
  12.     cin >> ID >> model >> power >> price >> color;
  13.     Car c1;
  14.     c1.setcar(ID, model, power, price, color);
  15.     a = price;
  16.  
  17.     cout << "请输入第二辆车的车辆信息：（编号、型号、功率、价格、颜色）" << endl;
  18.     cin >> ID >> model >> power >> price >> color;
  19.     Car c2;
  20.     c2.setcar(ID, model, power, price, color);
  21.     b = price;
  22.  
  23.     cout << "请输入第三辆车的车辆信息：（编号、型号、功率、价格、颜色）" << endl;
  24.     cin >> ID >> model >> power >> price >> color;
  25.     Car c3;
  26.     c3.setcar(ID, model, power, price, color);
  27.     c = price;
  28.  
  29.     c1.Display();
  30.     c2.Display();
  31.     c3.Display();
  32.  
  33.     cout << "平均价格是" << average(a, b, c) << endl;
  34.     cout << "最高价格是" << max(a, b, c) << endl;
  35. }

四、总结与反思

初学类与对象，感觉它和结构体比较像，但是两者在访问权限上有所不同。让我感到困难的地方是类中各种函数的声明和调用，以及参数传递（形参、缺省参数）。这大概是因为前一章函数的基础还没有打好，需要再敲敲代码、写写博客加深理解。

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