C++中对象与类的详解及其作用介绍

什么是对象？

在面向对象编程语言中，可以通过类来定义对象。对象是类的一个实例化，是由数据和方法组成的。

一个类可以被当作模板，从而创建多个对象。每个对象都可以访问类中的方法和变量，但是每个对象都有自己的一套数据副本。

什么是类？

类是一种用户定义的数据类型，它封装了数据和方法。数据成员表示类的属性，方法成员表示类的操作。

类成员可用 public、private 和 protected 三种访问控制符来指定访问级别。默认情况下，成员为 private。数据成员和方法成员都可以被继承。

类定义使用关键字 class，形式如下：

class class_name {
    access_specifier:
        member1;
        member2;
        ...
    access_specifier:
        member3;
        member4;
        ...
};

其中 access_specifier 表示访问控制符，它可以是 public、protected 或 private。成员可以是变量、函数、类等。

对象和类的关系

类是对象的模板，而对象是类的实例。可以通过创建对象来访问类中的方法和变量。当创建对象时，会分配内存来存储类的变量。

例如，下面的代码中定义了一个类 Box，它包含一个属性 height 和一个方法计算体积。创建了三个 Box 类的实例对象 b1、b2 和 b3：

#include <iostream>

using namespace std;

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

      double getVolume(void) {
         return height * length * breadth;
      }
};

int main() {
   Box b1;  // 声明 Box 类型的变量 b1
   Box b2, b3;  // 声明 Box 类型的变量 b2 和 b3
   double volume = 0.0;  // 用于存储体积

   b1.height = 5.0; 
   b1.length = 6.0; 
   b1.breadth = 7.0;

   b2.height = 10.0; 
   b2.length = 12.0; 
   b2.breadth = 13.0;

   b3.height = 15.0; 
   b3.length = 16.0; 
   b3.breadth = 17.0;

   volume = b1.getVolume();
   cout << "Volume of Box1 : " << volume << endl;

   volume = b2.getVolume();
   cout << "Volume of Box2 : " << volume << endl;

   volume = b3.getVolume();
   cout << "Volume of Box3 : " << volume << endl;

   return 0;
}

输出结果为：

Volume of Box1 : 210
Volume of Box2 : 1560
Volume of Box3 : 4080

由上面代码说明，对象是类的实例，它可以访问类中的变量和方法。

类的作用

类是面向对象编程的基本概念，它提供了一种抽象的方式来描述现实世界中的事物。通过类可以将数据和方法封装在一起，对不同的对象进行分类。使用类可以更好地组织代码，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。例如我们可以定义一个汽车类：

class Car {
public:
    void startEngine();
    void stopEngine();
    void accelerate();
    void brake();
    void steer();
    void showInfo();
private:
    int speed;
    int direction;
    bool engineActive;
    char* model;
};

汽车类中包含了车辆的一些属性和方法，它可以让我们更方便地控制汽车的状态。

下面再举一个简单的示例，定义一个类 Circle，用来表示一个圆，包括半径（radius）和圆心坐标（x、y）等属性，以及计算圆周长和圆面积的方法（getCircumference()、getArea()），示例代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

class Circle {
private:
    double radius;
    double x;
    double y;
public:
    Circle(double r, double xx, double yy) {
        radius = r;
        x = xx;
        y = yy;
    }
    double getCircumference() {
        return 2 * 3.1416 * radius;
    }
    double getArea() {
        return 3.1416 * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Circle c(5, 2, 3);
    cout << "Circumference: " << c.getCircumference() << endl;
    cout << "Area: " << c.getArea() << endl;
    return 0;
}

输出结果为：

Circumference: 31.416
Area: 78.54

由上例说明，类可以创建一个用来表示一个概念的数据结构，而它的方法可以让我们对这种数据结构采取不同的行为。

总结

在 C++ 中，对象和类是面向对象编程的重要概念。对象是类的实例，通过创建对象来访问类中的方法和变量。类是一种用户定义的数据类型，它封装了数据和方法，可通过创建多个对象来使用。使用类可以更方便地组织代码，提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。