从零到一学习c++（基础篇--筑基期十一-类）

 从零到一学习C++（基础篇） 作者：羡鱼肘子

温馨提示1：本篇是记录我的学习经历，会有不少片面的认知，万分期待您的指正。

 温馨提示2：本篇会尽量用更加通俗的语言介绍c++的基础，用通俗的语言去解释术语，但不会再大白话了哦。常见，常看，常想，渐渐的就会发现术语也是很简单滴。

 温馨提示3：看本篇前可以先了解前篇的内容，知识体系会更加完整哦。

从零到一学习c++（基础篇--筑基期十-函数）-CSDN博客

 

 温馨提示4：这部分内容只是入门c++类的一个预览，就基础阶段而言应该是够用的，学习的重心在于了解

类 （Class）

类（Class）是C++面向对象编程（OOP）的核心，相当于设计图纸，用来创建具有特定属性和行为的对象。

那么什么是面向对象编程（OOP呢？

在这我们抛开传统的术语，从日常生活的角度重新解读面向对象编程（OOP）

---

1. 角色扮演游戏：把代码变成「游戏角色」

想象我们在开发一款 RPG 游戏，每个角色都有自己的属性和技能：

• 类（Class） = 角色模板
  比如「战士」「法师」的职业模板，定义了他们默认的血量、攻击方式。

• 对象（Object） = 具体的游戏角色
  比如你创建了一个叫「亚瑟」的战士，他的等级、装备都是独特的。

• 封装（Encapsulation） = 角色的隐私保护
  角色的背包里有什么装备，其他角色不能直接翻看，必须通过「交易」或「查看」方法交互。

• 继承（Inheritance） = 职业继承通用能力
  「战士」和「法师」都继承了「玩家角色」的基础属性（比如移动、说话），但各自扩展了专属技能。

• 多态（Polymorphism） = 同一技能的不同效果
  所有角色都有「攻击」技能，但战士用剑砍，法师放火球，效果完全不同。

---

2. 乐高积木：模块化拼装代码

把编程想象成拼乐高：

• 类（Class） = 积木的模具
  比如一个「轮子模具」，可以生产无数个轮子（对象）。

• 对象（Object） = 具体的积木块
  用轮子模具造出 4 个轮子，装到一辆车上。

• 组合（Composition） = 用积木拼装复杂结构
  车 = 轮子 + 车身 + 引擎，每个部分独立开发，最后组合成整体。

• 接口（Interface） = 积木的拼接规则
  所有能连接到车身的积木，必须有一个「卡扣接口」，不管它是轮子还是翅膀。

---

3. 自然界：生物学中的 OOP 思维

用生物进化理解 OOP：

• 类（Class） = 物种分类
  比如「猫科动物」的定义：有爪子、会捕猎。

• 对象（Object） = 个体生物
  你家的橘猫「大胖」，是「猫科动物」类的一个实例。

• 继承（Inheritance） = 遗传与变异
  老虎继承了猫科动物的基础特征，但变异出了条纹皮毛。

• 多态（Polymorphism） = 生存策略的多样性
  所有动物都要「觅食」，但老鹰抓鱼，羚羊吃草，行为完全不同。

---

那到底为什么要用 OOP呢？

• 现实映射：代码结构和现实世界一致，人类更容易理解（比如游戏角色、公司员工）。

• 分工合作：像流水线一样，不同程序员负责不同类，最后组装成大系统。

• 减少重复：公共功能写在父类，子类直接复用（比如所有员工都要打卡）。

• 灵活扩展：新增功能像「打补丁」，不影响原有代码（比如给游戏角色加一个新技能）。

---

一句话总结：

OOP 是把复杂问题拆解成一个个「活的对象」，让代码像现实世界一样，通过分工、协作、进化来解决问题。

 

一、类的基础：封装与抽象（抽象会放到下一个阶段介绍）

1. 类是什么？

 类的定义通常包括以下部分：

• 数据成员：类的属性，用于存储对象的状态。

• 成员函数：类的行为，用于操作数据成员或执行其他任务。

• 访问控制：通过public、private和protected关键字控制成员的访问权限。

 详细解释--访问控制

• public：公有成员可以在类的外部访问。

• private：私有成员只能在类的内部访问。

• protected：保护成员可以在类的内部和派生类中访问。

• 类就像汽车的设计图纸，定义了汽车的组成部分（属性）和功能（方法）。

• 代码示例：

  class Car {
  public:// 属性（成员变量）string brand;int speed;// 方法（成员函数）void accelerate() { speed += 10; }void brake() { speed = 0; }
  };

2. 封装：隐藏细节，暴露接口

• 驾驶员不需要知道发动机如何工作，只需踩油门（调用方法）。

• 访问控制：

  • public：对外公开（如油门、刹车）。

  • private：内部细节（如发动机、电路）。

  class BankAccount {
  private:double balance; // 私有属性，外部无法直接访问
  public:void deposit(double amount) { balance += amount; } // 公开方法
  };

3.类与结构体（struct）

• class默认成员为private，struct默认成员为public。

• 现代C++中，struct常用于仅包含数据的简单类型（POD类型）。

---

二、构造函数与析构函数

1. 构造函数：对象的“出生证明”

• 作用：初始化对象属性。

• 默认构造函数：无参数或参数有默认值。

• 委托构造函数（C++11）：复用其他构造函数的代码。

  class Student {
  public:Student() : Student("匿名", 18) {} // 委托构造函数Student(string name, int age) : name(name), age(age) {}
  private:string name;int age;
  };

2. 析构函数：对象的“临终清理”

• 作用：释放对象占用的资源（如内存、文件句柄）。

• 现代C++技巧：用智能指针（unique_ptr/shared_ptr）替代手动资源管理。

  class FileHandler {
  public:FileHandler(const string& filename) {file = fopen(filename.c_str(), "r");}~FileHandler() { if (file) fclose(file); } // 析构时关闭文件
  private:FILE* file;
  };

---

三、类的进阶特性

1. 移动语义（C++11）

• 问题：传统拷贝构造效率低（深拷贝大对象）。

• 解决：“偷”临时对象（右值）的资源，避免拷贝。

  class DynamicArray {
  public:// 移动构造函数DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept : data_(other.data_), size_(other.size_) {other.data_ = nullptr; // 原对象置空other.size_ = 0;}
  private:int* data_;size_t size_;
  };

2. constexpr 成员函数（C++11）

• 作用：编译期求值的函数，用于常量表达式。

  class Circle {
  public:constexpr Circle(double r) : radius(r) {}constexpr double area() const { return 3.14 * radius * radius; }
  private:double radius;
  };constexpr Circle c(5.0);
  constexpr double a = c.area(); // 编译期计算面积

3. 类成员的默认和删除（C++11）

• 默认函数：显式要求编译器生成默认实现。

• 删除函数：禁用某些函数（如拷贝构造）。

  class NonCopyable {
  public:NonCopyable() = default;NonCopyable(const NonCopyable&) = delete; // 禁止拷贝
  };

四、继承与多态

1. 继承：从基类“遗传”特性

• 电动汽车（子类）继承汽车（基类）的基本属性，并增加电池特性。

  class ElectricCar : public Car {
  public:void charge() { battery = 100; }
  private:int battery;
  };

2. 多态：同一接口，不同实现

• 虚函数：基类声明 virtual，子类用 override 重写（C++11）。

  class Shape {
  public:virtual double area() const = 0; // 纯虚函数（抽象类）
  };class Circle : public Shape {
  public:double area() const override { return 3.14 * r * r; } // 重写
  private:double r;
  };

五、现代C++最佳实践

1. 用 override 和 final 明确意图（C++11）

• override：显式标记重写虚函数，避免拼写错误。

• final：禁止子类进一步重写。

  class Base {
  public:virtual void func() {}
  };class Derived : public Base {
  public:void func() override final {} // 正确重写，且禁止子类重写
  };

2. 委托构造与继承构造（C++11）

• 继承构造函数：复用基类构造函数。

  class Base {
  public:Base(int x) { /*...*/ }
  };class Derived : public Base {
  public:using Base::Base; // 继承基类构造函数
  };

3. 智能指针管理资源

• unique_ptr：独占资源所有权。

• shared_ptr：共享资源所有权。

  class Project {
  public:void addMember(const shared_ptr<Member>& m) {members.push_back(m);}
  private:vector<shared_ptr<Member>> members;
  };

   

六、综合示例：现代C++类的设计（体会一下这种风格就好，目前这是了解的内容）

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>// 基类：图形
class Shape {
public:virtual double area() const = 0; // 纯虚函数virtual ~Shape() = default;      // 虚析构函数（C++11）
};// 派生类：圆形
class Circle : public Shape {
public:constexpr Circle(double r) noexcept : radius(r) {}double area() const override { return 3.14 * radius * radius; }
private:double radius;
};// 图形管理器（RAII管理资源）
class ShapeManager {
public:void addShape(std::unique_ptr<Shape> shape) {shapes.push_back(std::move(shape));}void printAreas() const {for (const auto& s : shapes) {std::cout << "面积: " << s->area() << std::endl;}}
private:std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes;
};int main() {ShapeManager manager;manager.addShape(std::make_unique<Circle>(5.0)); // C++14的make_uniquemanager.printAreas();return 0;
}

七、总结：类的设计原则（建议熟悉哦，以后会经常用到的）

1. 高内聚低耦合：每个类专注单一职责，减少依赖。

2. 优先使用组合：通过组合其他类构建功能，而非过度继承。

3. 资源管理：用RAII（如智能指针）替代手动new/delete。

4. 拥抱现代特性：移动语义、override、constexpr等提升代码质量。

小贴士：类就是自己的“代码乐高积木”，设计得越清晰、模块化，程序越容易维护和扩展！

 从零到一学习c++（基础篇--筑基期）结语

自此，我们c++的基础篇--筑基期部分就结束了，通过筑基期的学习我们对c++的一些基础知识有了概要性的了解，但是让我们独自去开发某一个项目的话，是不是感觉还是比较困难的呢？ 不要灰心，因为我们还没有真正入门。欧克，趁热打铁，开始从零到一学习c++（基础篇--入门期）的学习吧！！！通过从零到一学习c++（基础篇--入门期）的学习，我们就可以比较轻松的实现一些小的项目和小部分大型工程啦。