【类与对象】封装对象的初始化及清理

C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态。具有相同性质的对象，抽象为类。

1 封装

1.1 封装的意义（一）

• 将属性和行为作为一个整体，表现为生活的事物
• 将属性和行为加以权限控制

语法：class 类名 { 访问权限 ： 属性/行为}

示例：设计一个圆类，求圆的周长

/*设计一个圆类，求圆的周长圆的周长公式： 2 * PI * 半径
*/
const double PI = 3.14;class Circle
{//访问权限
public://1、属性//半径int m_r;//2、行为//获取圆的周长double calculateZC(){return 2 * PI * m_r;}};
int main()
{system("color 1E");//通过圆类，创建具体的圆c ==>>实例化（通过一个类实例化一个具体的对象）Circle c1;//给圆对象的属性赋值c1.m_r = 10;cout << "圆的周长：" << c1.calculateZC() << endl;system("pause");	return 0;
}

示例2：设计一个学生类，属性：姓名、学号。给学生姓名和学号赋值，然后显示出姓名和学号

class Student
{
public:	//	访问权限 ->公共权限//1、属性 :成员属性，成员变量string s_name;int stuId;//2、行为 ：成员函数 成员方法void showStudent(){cout << "学生的姓名：" << s_name << " 学号是：" << stuId << endl;}//给姓名赋值void setName(string name){s_name = name;}//给学号赋值void setId(int id){stuId = id;}
};
int main()
{system("color 1E");//通过学生类，创建具体那个学生 ==>>实例化（通过一个类实例化一个具体的对象）Student stu1;Student stu2;//给学生对象的属性赋值stu1.setName ("张三");stu1.setId( 21202201);stu1.showStudent();stu1.s_name = "李四";stu1.stuId = 21202202;stu1.showStudent();system("pause");	return 0;
}

1.2 封装的意义（二）

说明：类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限三种：

• public：公共权限
  • 成员 ：类内可以访问，类外也可以访问
• protected：保护权限
  • 成员： 类内可以访问，类外不可以访问
  • 儿子可以访问父亲的保护内容
• private：私有权限
  • 成员：类内可以访问，类外不可以访问
  • 儿子不可以访问父亲的私有内容

class Person
{public:string m_name;protected:string m_Car;private: int m_Password;public:void func(){m_name = "张三";m_Car = "保时捷";m_Password = 12345;}
};

1.3 struct 和 class区别

说明：在C++中struct 和class唯一的区别在于默认的访问权限不同

区别：

• struct：默认权限为公共
• class：默认权限为私有

class C1
{int m_a; //默认权限 私有
};struct C2
{int m_a; //默认权限 公共
};
C1 c1;
//c1.m_a = 100; //报错
C2 c2;
c2.m_a = 100; //公共权限，类内类外都可以访问

1.4 成员属性设置为私有

优点：

• 将所有成员属性设置为私有之后，自己可以控制读写权限
• 对于写权限，检测数据的有效性

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string>
using namespace std;/*成员属性设置为私有1、可以自己控制读写权限 --某些属性的读写2、对于以检测数据的有效性  --对于年龄的特殊设置*/
//设计人类
class Person 
{
public://设置姓名void setName(string name){m_Name = name;}//获取姓名string getName(){return m_Name;}int setAge(int age){m_Age = 0;if (age < 0 || age>150){cout << "你输入的年龄有误，默认设置为0." << endl;return m_Age;}m_Age = age;}int getAge(){return m_Age;}void setLower(string lover){m_Lover = lover;}private://姓名   可读可写string m_Name;//年龄   只读int m_Age;//情人    只写string m_Lover;};
int main()
{system("color 1E");Person p;p.setName("唐三");cout << "输入的姓名：" << p.getName()<<endl;//检测数据的有效性p.setAge(1000);cout << "输入的年龄：" << p.getAge()<<endl; //年龄只读p.setLower("小舞");  //情人只能可写return 0;
}

练习案例：

1 设计立方体类

求出立方体的面积和体积。分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string>
using namespace std;/*立方体的类的设计1、创建立方体类2、设计属性3、设计行为 获取立方体面积和体积4、分别利用全局函数和成员函数  判断两个立方体是否相等*/
class Cube
{public:void setL(double l) {m_L = l;}void setW(double w) {m_W = w;}void setH(double h) {m_H = h;}double getL() {return m_L;}double getW() {return m_W;}double getH() {return m_H;}//获取立方体的面积double getArea(){double area;area = 2 * (m_H*m_L + m_H * m_W + m_L * m_W);return area;}//获取立方体的体积double getVolu(){double volume;volume = m_H * m_L  * m_W ;return volume;}//利用成员函数判断两个立方体是否相等bool isSameByClass(Cube &c){if (m_L = c.m_L && m_H == c.m_H && m_W == c.m_W){return true;}return false;}private:double m_L, m_W, m_H;};//全局函数判断两个函数是否相等
bool isSameByClasss(Cube &c1, Cube &c2)
{if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getH() == c2.getH() && c1.getW() == c2.getW()){return true;}return false;
}int main()
{system("color 1E");Cube c,c1,c2;c.setL(1);c.setW(2);c.setH(3);c1.setL(2);c1.setW(2);c1.setH(2);c2.setL(2);c2.setW(2);c2.setH(3);cout << "立方体的面积：" << c.getArea() << endl;cout << "立方体的体积：" << c.getVolu() << endl;bool gouRet = isSameByClasss(c1, c2);if (gouRet == true){cout << "全局函数的两个立方体是相等的" << endl;}elsecout << "全局函数的两个立方体是不相等的" << endl;bool ret = c1.isSameByClass(c2);if (ret == true){cout << "两个立方体是相等的" << endl;}elsecout << "两个立方体是不相等的" << endl;return 0;
}

2 对象的初始化和清理

• 生活中有些电子产品都有出厂设置
• 每个对象初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置

2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理是重要的安全问题

• 一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果也是未知的
• 同样，使用完一个对象或变量，没有及时清理也会造成 一定的安全问题

C++利用构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数会被编译器自动调用 ，完成对象初始化和清理工作。若是不提供构造和析构，编译器会提供构造函数和析构函数是空实现的（自己不写，有人写）

• 构造函数：主要作用于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无需手动
• 析构函数：作用于对象销毁前自动调用，执行一些清理 工作。

构造函数语法： 类名(){ }

• 1 构造函数，没有返回值也不写void
• 2 函数名称与类明相同
• 3 构造函数可以有参数，因此可以重载
• 4 程序在调用对象的时候会自动调用构造，无需 手动调用，且只调用一次

析构函数语法 ：~类名(){ }

• 1 析构函数，没有返回值不写void
• 2 函数名称与类名相同，在名称前面加上符合 ~
• 3 析构函数不可以有参数，因此不能发送重载
• 4 程序在对象销毁前会自动调用析构，无需手动调用，只调用一次

class Person
{
public:Person(){cout << "正在构造函数！！ " << endl;}~Person(){cout << "正在析构函数！！ " << endl;}	
};
void test01() 
{Person p;
}
int main()
{test01();return 0;
}

2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按照参数分：有参构造和无参构造

  Person(){cout << "无参的构造函数调用！！ " << endl;}Person(int a){age = a;cout << "有参的构造函数调用！！ " << endl;}
  

• 按照类型分：普通构造和拷贝构造

  //拷贝构造函数/*定义：若是有张三这个人，然后用李四去克隆张三这个人的属性不过张三本身属性不能改变，加上 const只读*/Person(const Person &p){age = p.age;}
  

三种调用方式：

• 括号法(一般这个比较好 )

  注意：若是无参的函数构造不要写"p1()"；这样会被认为是函数的声明

  //1、括号法Person p1;//有参构造函数Person p2(10);cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;//拷贝构造函数Person p3(p2);cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
  

• 显示法

  注意：Person(10)若是在左侧，则是匿名对象；执行结束后，系统立马回收匿名对象函数

  Person p1;
  //有参构造函数
  Person p2 = Person(10);
  //拷贝构造函数
  Person  p3 = Person(p2);
  

• 隐式转换法

  Pensor p4=10; //相当于写了Person p4=Person(10) 有参构造
  Pensor p5=p3; //拷贝构造
  

2.3 拷贝构造函数调用时机

C++拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个对象

• 值传递的方式给函数参数传值

  void doWork(Person p)
  {
  }
  void test()
  {Person p; //默认构造函数doWork(p);//拷贝构造函数，给函数的p，
  }
  

• 以值的方式返回局部对象

  Person doWork()
  {Person p1;return p1; //返回p1的时候，也会产生一个拷贝构造函数。返回会重新生成一个跟p1一样的数据
  }
  void test()
  {Person p = doWork();
  }
  

2.4 构造函数调用规则

默认情况下，只要创建类，C++编译器至少给应该类添加3个函数

• 默认构造函数（无参，为空）
• 默认析构函数（无参，为空）
• 默认拷贝析构函数，对属性的值进行拷贝

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，C++不提供默认无参构造，但会提供默认拷贝构造
• 如果用户定义拷贝构造函数，C++不再提供其他构造函数（有参、无参）

2.5 深拷贝与浅拷贝（面试提及）

• 浅拷贝：简单的赋值拷贝（编译器做）-》会导致堆区的内存重复释放

• 深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

  

class Person
{
public:int age;int * Height;//构造函数Person(){cout << "无参的构造函数调用！！ " << endl;}Person(int a,int height){age = a;//用new在堆区创建一个对象Height = new int(height);cout << "有参的构造函数调用！！ " << endl;}//自己实现拷贝构造函数 解决浅拷贝带来的问题Person(const Person &p){cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;age = p.age;//Height = p.Height; 编译器默认实现这行代码//在堆区重新申请空间，进行深拷贝Height = new int(*p.Height);}//析构函数~Person(){//释放堆区创建的内存if (Height != NULL){delete Height;Height = NULL;}//作用：析构代码，将堆区开辟数据做释放cout << "正在析构函数！！ " << endl;}
};
//调用
void test01()
{//p1走自己的析构，p2也是自己的析构Person p1(18, 180);cout << "p1的年龄为：" << p1.age << " 身高为：" << *p1.Height << endl; //*表示指针的实际化，输出的是一个值，不是地址Person p2(p1);cout << "p2的年龄为：" << p2.age << " 身高为：" << *p2.Height << endl;
}

说明：若是使用指针就会在堆区使用内存空间，p1和p2两个对象，然后两个对象指向同一块内存；delete是释放对象指向的内存，这里用浅拷贝会被释放两次。

2.6 初始化列表

说明：C++提供初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造类名()：属性1(值1)，属性2(值2) . . . { }

1）传统初始化列表：

class Person
{
public:int m_A;int m_B;int m_C;//传统列表赋初值Person(int a, int b, int c){m_A = a;m_B = b;m_C = c;}
};
void test()
{Person p(10, 20, 30);cout << "m_A = " << p.m_A << endl;cout << "m_A = " << p.m_B << endl;cout << "m_A = " << p.m_C << endl;
}

改进之后的：

Person(int a,int b,int c):m_A(a),m_B(b),m_C(c)
{
}

2.7 类对象作为类成员

说明：C++类中的成员可以是另一个类的对象，称为该成员为对象成员。当其他类对象作为本类对象，构造的时候先构造其他类对象，再构造自身对象。析构的时候先释放自身内存 ，再释放其他对象内存。

//创建手机的类
class Phone
{
public:string m_Pname;Phone(string name){m_Pname = name;cout << "正在调用手机类的构造函数" << endl;}~Phone(){cout << "正在调用手机类的析构函数" << endl;}
};
class Person
{
public:string m_Name;Phone m_Phone;Person(string name, string phone):m_Name(name),m_Phone(phone){cout << "正在调用Person类的构造函数" << endl;}~Person(){cout << "正在调用Person类的析构函数" << endl;}
};
//调用
void test01()
{Person p("张三", "苹果14pro");cout << p.m_Name << "拿着：" << p.m_Phone.m_Pname << "手机" << endl;}

2.8 静态成员

静态成员就是想在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

1）静态成员变量

• 所有对象共享一份数据（若是p1.a=100，若是p2也调用，p2.a=200，则p1.a=200;a是共享的）
• 在编译阶段分配内存
• 类内声明，类外初始化（在类外声明一个类内定义的属性，初始化：int Person::a=100)，类外访问不到私有静态成员变量。
• 私有成员变量访问不到

class Person
{
public:static int m_Age;
};
int Person::m_Age = 100;Person p;
//访问方式一：通过对象
cout << p.m_Age << endl; ->100
//访问方式二：通过类名
cout<<Person::m_Age<<endl; ->100
Person p1;
p1.m_Age = 200;
cout << p.m_Age << endl; ->200 //修改了

2）静态成员函数

• 所有对象共享一个函数
• 静态成员函数只能访问静态成员变量，非静态成员变量函数，无法区分到底是那个对象的属性；而静态成员变量所有人共享一份，不属于任何人。
• 私有成员函数访问不到