C++ 面向对象的类设计攻略

什么是面向对象的类设计

面向对象的类设计是指基于面向对象编程思想来设计类的过程。面向对象编程思想是一种编程范式，其中的对象是一个实例或者说是类的一个实例化对象，这些对象通过类之间的消息传递进行通信，从而共同完成一个复杂的任务。

在C++编程中，面向对象的类设计尤为重要，因为它是C++中的重要组成部分。经典的面向对象编程思想是将数据和行为打包到一个单独的单元，也就是类中，同时提供给其他类中的实例使用。这里，在一个类的实例中，数据被称为属性，而行为被称为方法或者成员函数。

从需求出发进行类设计

在设计类时，我们始终要从需求出发进行，这个需求可以是你用户提供的需求，也可以是你自己为了实现某个功能而产生的需求。类应该被设计成有明确的职责和行为，并且它们应该尽可能地隐藏实现的细节。

以下是一个简单的类设计的步骤：

首先，定义类需要包含的数据成员，这些成员是关于这个类的重要属性，通常是以下划线_开头。
其次，定义成员函数，这些函数定义了这个类的基本行为。
最后，考虑访问控制，即哪些方法应该由其他类来访问，哪些方法应该被隐藏私有。

以下是一个图书馆管理系统的示例，其中的类设计应该考虑到以下几个方面：

Book 类
属性：title, author, publishing_year, ISBN, checked_out
方法：checkout, return_book, get_title, get_author, get_year, get_isbn, is_checked_out
Patron类
属性：name, library_card_number, number_of_books_checked_out
方法：increment_books_checked_out, decrement_books_checked_out, get_name, get_library_card_number, get_number_of_books_checked_out

类的实现

当类的设计完成后，就需要进行实现。在C++中，一个类通常会分为两部分：头文件和实现文件。

头文件包含类的声明和成员函数定义，通常将它保存在一个.h文件中。实现文件包含类成员函数的实现，通常将它保存在一个.cpp文件中。

以下是一个 Book 类的例子，展示了它如何在头文件和实现文件中定义：

book.h

#ifndef BOOK_H
#define BOOK_H

#include <string>

class Book {
public:
   Book(std::string title, std::string author, int year, 
        std::string isbn, bool checked_out = false);
   void checkout();
   void return_book();
   std::string get_title();
   std::string get_author();
   int get_year();
   std::string get_isbn();
   bool is_checked_out();

private:
   std::string _title;
   std::string _author;
   int _year;
   std::string _isbn;
   bool _checked_out;
};

#endif

book.cpp

#include "book.h"

Book::Book(std::string title, std::string author, int year, 
           std::string isbn, bool checked_out) 
   : _title(title), _author(author), _year(year), 
     _isbn(isbn), _checked_out(checked_out) 
{
}

void Book::checkout() {
   _checked_out = true;
}

void Book::return_book() {
   _checked_out = false;
}

std::string Book::get_title() {
   return _title;
}

std::string Book::get_author() {
   return _author;
}

int Book::get_year() {
   return _year;
}

std::string Book::get_isbn() {
   return _isbn;
}

bool Book::is_checked_out() {
   return _checked_out;
}

总结

面向对象的类设计是C++编程中一个重要的环节，设计良好的类可以大大提升程序的可维护性和可读性。通过C++中的成员函数和访问控制，我们可以让类更好地隐藏实现细节，而头文件和实现文件的分离可以使得代码更具有可扩展性。

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