7. C++中类的封装_c++ 类的封装

类通常分为以下两个部分

1. 类的实现细节
2. 类的使用方式

       注：当使用类时，不需要关心其实现细节；当创建一个类时，才需要考虑其内部实现细节；

使用手机时，只需要知道如何发短信，打电话，拍照等等即可，不需要关心手机是如何开发出来的。手机开发工程师就需要考虑手机内部的实现细节，如硬件细节和软件细节。

一、封装的基本概念

根据日常生活中的经验：并不是类的每个属性都是对外公开的
        如：女孩子不希望外人知道自己的年龄和体重
        如：一些男孩子不希望别人知道自己的身高和收入
而一些类的属性是对外公开的
        如：人类的姓名，学历，国籍等
因此，需要在类的表示法中定义属性和行为的公开级别，类似文件系统中文件的权限

二、C++中类的封装

成员变量
        C++中用于表示类属性的变量；
成员函数
        C++中用于表示类行为的函数；
在C++中可以给成员变量和成员函数定义访问级别
        public：成员变量和成员函数可以在类的内部和外界访问和调用
        private：成员变量和成员函数只能在类的内部被访问和调用

注意：C++中通过定义类成员的访问级别实现封装机制

类成员的访问属性demo：

#include <stdio.h>
 
struct Biology 
{
    bool living;
};
 
struct Animal : Biology 
{
    bool movable;
    void findFood() 
    { 
    }
};
 
struct Plant : Biology 
{
    bool growable;
};
 
struct Beast : Animal 
{
    void sleep()
    { 
    }
};
 
struct Human : Animal 
{
    void sleep() 
    {
        printf("I'm sleeping...\n");
    }
    
    void work()
    {
        printf("I'm working...\n");
    }
};
 
struct Girl : Human
{
private:
    int age;
 
public:
    void play()
    {
        printf("I'm girl, I'm playing...\n");
    }
    
    void print()
    {
        age = 22;
        
        printf("Girl's age is %d\n", age);
         
        play();
        sleep();
        work();
    }
};
 
struct Boy : Human
{
public:
    int age;
    
    void play()
    {
        printf("I'm boy, I'm playing...\n");
    }
    
    void print()
    {
        age = 23;
        
        printf("Boy's age is %d\n", age);
        
        play();
        sleep();
        work();
    }
};
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    Girl girl;
    
    girl.print();
 
    Boy boy;
    
    boy.print();
    
    printf("Press any key to continue...");
    getchar();
    return 0;
}

编译运行结果如下：

三、类成员的作用域

• 类成员的作用域都只在类的内部，外部无法直接访问
• 成员函数可以直接访问成员变量和调用其它成员函数
• 类的外部可以通过类变量访问public成员
• 类成员的作用域与访问级别没有关系

注：C++中用struct定义的类的所有成员默认为public

类成员的作用域demo：

#include <stdio.h>
 
int i = 1;
 
struct Test
{
private:
    int i;
 
public:
    int j;
        
    int getI()
    {
        i = 3;
        
        return i;
    }
};
 
int main()
{
    int i = 2;
    
    Test test;
    
    test.j = 4;
    
    printf("i = %d\n", i);
    printf("::i = %d\n", ::i);
    //printf("test.i = %d\n", test.i);
    printf("test.j = %d\n", test.j);
    printf("test.getI() = %d\n", test.getI());
    
    printf("Press any key to continue...");
    getchar();
    
    return 0;
}

编译运行结果如下：

四、类的真正形态

struct在C语言中已经有了自己的含义，只能继续兼容。在C++中提供了新的关键字class用于类定义。class和struct的用法是完全相同的。

class和struct有什么区别？

1. 在用struct定义类时，所有成员的默认属性为public；
2. 在用class定义类时，所有成员的默认属性为private；

#include <stdio.h>
 
struct A
{
    int i;
    
    int getI()
    {
        return i;
    }
};
 
class B
{
    int i;
    
    int getI()
    {
        return i;
    }
};
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    A a;
    B b;
    
    a.i = 1;
    a.getI();
    
    b.i = 2;
    b.getI();
    
    printf("Press any key to continue...");
    getchar();
    return 0;
}

编译运行结果如下：

五、一个运算类的实现

要求：
                1. 提供setOperator函数设置运算类型，如加，减，乘，除；
                2. 提供setParameter函数设置运算参数，类型为整型；
                3. 提供result函数进行运算，其返回值表示运算的合法性，通过引用参数返回结果；

//Operator.cpp
#include "Operator.h"
 
bool Operator::setOperator(char op)
{
    bool ret = false;
        
    if( (op == '+') || (op == '-') || (op == '*') || (op == '/') )
    {
        ret = true;
        mOp = op;
    }
    else
    {
        mOp = '\0';
    }
        
    return ret;
}
 
void Operator::setParameter(double p1, double p2)
{
    mP1 = p1;
    mP2 = p2;
}
    
bool Operator::result(double& r)
{
    bool ret = true;
        
    switch( mOp )
    {
        case '/':
            if( (-0.000000001 < mP2) && (mP2 < 0.000000001) )
            {
                ret = false;
            }
            else
            {
                r = mP1 / mP2;
            }
            break;
        case '+':
            r = mP1 + mP2;
            break;
        case '*':
            r = mP1 * mP2;
            break;
        case '-':
            r = mP1 - mP2;
            break;
        default:
            ret = false;
            break;
    }
        
    return ret;
}

//Operator.h
#ifndef _OPERATOR_H_
#define _OPERATOR_H_
 
class Operator
{
private:
    char mOp;
    double mP1;
    double mP2;
    
public:
    bool setOperator(char op);
    void setParameter(double p1, double p2);
    bool result(double& r);
};
 
#endif

//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "Operator.h"
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    Operator op;
    double r = 0;
    
    op.setOperator('/');
    op.setParameter(8, 4);
    
    if( op.result(r) )
    {
        printf("Result is %f\n", r);
    }
    
    printf("Press any key to continue...");
    getchar();
    return 0;
}

编译运行结果如下：

六、总结

类的精华在于封装
       1. 将实现细节和使用方式相分离；

C++中通过public和private实现类的封装
       1. public成员可以通过变量被外界访问；
       2. private成员只能够在类内部使用；

类的定义和实现可以分开到不同的文件中。