C++学习笔记之类与对象详解

1. 类与对象

在C++语言中，类是一种用户自定义的数据类型，它允许将数据和行为封装成一个对象，从而实现了面向对象的编程思想。而对象，则是类的具体化实例化。

1.1 类的定义

类的定义包含两个部分：类声明和类实现。

1.1.1 类的声明

类的声明通常在头文件中完成，它包含了类名、数据成员和成员函数的声明。

// 声明一个名为Person的类
class Person {
public:
    // 声明构造函数和成员函数
    Person(string name, int age);
    void sayHi();

private:
    // 声明数据成员
    string m_name;
    int m_age;
};

其中，public、private、protected 是用来修饰数据成员及成员函数在外部的可见性和访问权限。

1.1.2 类的实现

类的实现包含类成员函数的实现部分。通常在 .cpp 文件中实现成员函数，并在每个函数前添加类名和作用域解析符::。

// 在 .cpp 文件中实现类的成员函数
Person::Person(string name, int age) {
    m_name = name;
    m_age = age;
}

void Person::sayHi() {
    cout << "Hi, my name is " << m_name << ", I'm " << m_age << " years old." << endl;
}

1.2 对象的创建和使用

在类的定义完成后，我们可以通过创建对象的方式来使用类。在C++中，可以使用 new 关键字创建动态对象；或使用栈来创建一个局部变量的对象。

// 创建对象
Person person("Tom", 20);     // 在栈上创建对象
Person* pp = new Person("Bob", 25);  // 在堆上创建对象

// 使用对象调用成员函数
person.sayHi();
pp->sayHi();

// 释放动态创建的对象
delete pp;

2. 类的成员

类的成员包括数据成员和成员函数。

2.1 数据成员

数据成员是指在类中定义的变量。它们通常被私有化，在类的内部使用，并通过类的公有成员函数来访问。

class Person {
public:
    // 声明构造函数和成员函数
    Person(string name, int age);
    void sayHi() const; // 使用const关键字确保函数不会修改类的数据成员
    void setName(string name);
    void setAge(int age);

private:
    // 声明数据成员
    string m_name;
    int m_age;
};

// 在 .cpp 文件实现成员函数
void Person::setName(string name) {
    m_name = name;
}

void Person::setAge(int age) {
    m_age = age;
}

void Person::sayHi() const {
    cout << "Hi, my name is " << m_name << ", I'm " << m_age << " years old." << endl;
}

2.2 成员函数

成员函数是指在类中定义的函数，它们可以访问类中的数据成员，以及其它成员函数。

class Person {
public:
    // 声明构造函数和成员函数
    Person(string name, int age);
    void sayHi() const; // 使用const关键字确保函数不会修改类的数据成员
    void setName(string name);
    void setAge(int age);

private:
    // 声明数据成员
    string m_name;
    int m_age;
};

// 在 .cpp 文件实现成员函数
void Person::setName(string name) {
    m_name = name;
}

void Person::setAge(int age) {
    m_age = age;
}

void Person::sayHi() const {
    cout << "Hi, my name is " << m_name << ", I'm " << m_age << " years old." << endl;
}

示例说明

示例1：创建对象并调用成员函数

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
    // 声明构造函数和成员函数
    Person(string name, int age);
    void sayHi() const; // 使用const关键字确保函数不会修改类的数据成员
    void setName(string name);
    void setAge(int age);

private:
    // 声明数据成员
    string m_name;
    int m_age;
};

// 实现构造函数
Person::Person(string name, int age) {
    m_name = name;
    m_age = age;
}

// 实现成员函数
void Person::setName(string name) {
    m_name = name;
}

void Person::setAge(int age) {
    m_age = age;
}

void Person::sayHi() const {
    cout << "Hi, my name is " << m_name << ", I'm " << m_age << " years old." << endl;
}

int main() {
    // 创建对象并调用成员函数
    Person person("Tom", 20);
    person.sayHi();
    person.setName("Jack");
    person.setAge(25);
    person.sayHi();

    return 0;
}

输出结果：

Hi, my name is Tom, I'm 20 years old.
Hi, my name is Jack, I'm 25 years old.

示例2：动态创建对象并调用成员函数

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
    // 声明构造函数和成员函数
    Person(string name, int age);
    void sayHi() const; // 使用const关键字确保函数不会修改类的数据成员
    void setName(string name);
    void setAge(int age);

private:
    // 声明数据成员
    string m_name;
    int m_age;
};

// 实现构造函数
Person::Person(string name, int age) {
    m_name = name;
    m_age = age;
}

// 实现成员函数
void Person::setName(string name) {
    m_name = name;
}

void Person::setAge(int age) {
    m_age = age;
}

void Person::sayHi() const {
    cout << "Hi, my name is " << m_name << ", I'm " << m_age << " years old." << endl;
}

int main() {
    // 创建动态对象并调用成员函数
    Person* pp = new Person("Bob", 25);
    pp->sayHi();
    pp->setName("Alice");
    pp->setAge(30);
    pp->sayHi();

    // 释放动态对象
    delete pp;

    return 0;
}

输出结果：

Hi, my name is Bob, I'm 25 years old.
Hi, my name is Alice, I'm 30 years old.