【C++】C++类的学习（一）—

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前言

C++在C语言的基础上做了一些改进，使得C++具有了面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP）的特性。其中最重要的改进就是提供了类的概念。可以说学习了C++却不会使用类的话，那么就没有学习到C++的精髓。

在接下来的几篇博文中，我将梳理一下自己学习C++中类的学习心得。类中涵盖的知识点非常庞杂，我不会把每个细节都写出来，我会沿着主线由浅入深来梳理，希望对看到这些博文且想了解类的你有所帮助。

初探类

类的基本思想是数据抽象和封装。数据抽象是一种把接口和实现分离的编程技术。类的接口包括用户所能够执行的操作，类的实现包括类的数据成员、负责接口实现的函数体和各种私有函数。

封装实现了类的接口和实现的分离。封装隐藏了类的实现，封装过后，用户只能访问类的接口，而不能访问类的实现。

类是一种将抽象转换为用户定义类型的C++工具，它将数据表示和操纵数据的方法组合成一个整体。例如一个日常生活时间类，时间对象有两个属性，小时和分钟，根据需要应该能够对每个日常事务所花的时间进行操作和显示。操作和显示就需要类的接口函数。

一般的类由两部分组成：

1. 类声明：以数据成员的方式描述数据部分，以成员函数（被称为方法）的方式描述接口函数。

2. 类方法定义：描述如何实现类成员函数。

简单地说，类声明给出了类的框架，而方法定义给出了类的细节。

私有成员与公有成员

在下面的代码中声明了一个Time类；类中有两个关键字private和public，它们描述了程序对类的成员的访问控制。由于隐藏数据是OOP的主要目的之一，所以数据成员一般放在private部分，而接口函数则放在public部分。

#ifndef MYTIME_H
#define MYTIME_H
#include <iostream>using namespace std;class Time
{//----------私有成员，类中的成员默认是私有的
private:int hours;int mintues;//----------共有成员
public:Time();                                                       //默认构造函数Time(int h, int m = 0);                                       //显式构造函数Time(const Time &);                                           //拷贝构造函数~Time();                                                      //析构函数void AddMin(int m);void AddHour(int h);void reset(int h = 0, int m = 0);//------展示函数show()     //在const函数中不可调用非const函数成员void Time::show() const{cout << "hours:" << hours << "  " << "mintues:" << mintues << "  "<<endl;}};//-------时间重置,内联函数
inline void Time::reset(int h, int m)
{hours = h;mintues = m;
}#endif

使用类对象的程序可以直接访问类的公有成员，但是不能直接访问私有成员，要访问私有成员则需要公有成员间接地访问。例如在程序中定义一个Time类对象eating。可以通过eating访问公有成员show()函数，而不能直接用eating访问hours。

Time eating(1, 45);eating.show();                      //合法；
eating.hours;                       //非法，不能直接访问私有成员。

注：类的成员默认是私有的，但是为了严谨一般还是用private关键字注明，而结构体的成员默认是公有的。

成员函数的实现

1. 在类外定义一个成员函数时，需要使用域解析运算符(::)来标识函数所属的类。这意味着，不同的类中，可以定义同样的成员函数而互不影响。

例如：

void Time::AddMin(int m){mintues += m;hours += mintues / 60;mintues %= 60;
}

2. 在声明一个类时，可以将成员函数的定义直接放入类中，此时函数默认是一个内联函数，不需要添加域解析符。但是为了方便代码阅读，一般不会将成员函数直接在类中实现。

在上面的代码中，成员函数show（）就直接定义在了类的定义体中。

3. 也可以将函数的实现写进类声明的头文件中，但是一定要添加inline关键字，在C++中的头文件（.h）—详解（2）中曾经提到过原因，如果不让函数成为内联函数，当头文件被多个源文件引用时，会出现重定义。（有疑惑的可以点击上面的链接进入阅读博文）

上面代码中的，reset（）函数就是采用内联函数的方式定义在了类定义的头文件中。

类对象使用类成员

对象使用成员函数时使用成员运算符： .

例如：Time的一个对象eating调用show（）函数。

eating.show();

类的const成员

当定义类的成员函数时，时常会出现const关键字是放在函数括号后面的情况，他的意思是这个函数不能修改调用它的那个对象的值。与返回值是否是常量无关。为了保证数据的安全，在类的成员函数不修改对象的值时，应该尽量将成员函数定义为const成员函数。

void Time::show() const    //const关键字被放在了函数名括号的后面
{cout << "hours:" << hours << "  " << "mintues:" << mintues << "  "<<endl;
}

定义一个const对象与定义一个const普通对象一样，在对象前加上const 关键字， const对象是无法调用非const成员函数的，以免非const成员函数修改const对象的数据，这无疑降低了程序出错的可能性，而非const对象是可以调用const成员函数的。以下面的代码为例。

Time swiming(0, 45);                 //非const对象
const Time study(8, 5);              //const对象只能调用const成员函数。
study.reset(0,0);                    //非法，const对象无法调用非const成员函数。study.show();                        //合法，show（）是const成员函数。
swiming.show();                      //合法；

当然了，在const函数中修改对象的值是非法的，编译器无法通过。

成员初始化规则

const修饰的变量定义后就不能更改了，因此，需要使用初始化列表来初始化。
引用在进行初始化后就不会再改变，因此，也需要使用初始化列表来初始化。
数据成员是对象时候，需要调用构造函数进行初始化(继承时调用基类构造函数)
static与类有关，不需要使用初始化列表。
指针的值在初始化后可以改变，即指向其它的存储单元，因此，也不要使用初始化列表。

代码

为了方便大家的理解，在这里贴出所有代码

//----mytime.h
#ifndef MYTIME_H
#define MYTIME_H
#include <iostream>using namespace std;class Time
{//----------私有成员，类中的成员默认是私有的
private:int hours;int mintues;//----------共有成员
public:Time();                                                       //默认构造函数Time(int h, int m = 0);                                       //显式构造函数Time(const Time &);                                           //拷贝构造函数~Time();                                                      //析构函数void AddMin(int m);void AddHour(int h);void reset(int h = 0, int m = 0);//------展示函数show()     //在const函数中不可调用非const函数成员void Time::show() const    //const关键字被放在了函数体的后面{cout << "hours:" << hours << "  " << "mintues:" << mintues << "  "<<endl;}};//-------时间重置,内联函数
inline void Time::reset(int h, int m)
{hours = h;mintues = m;
}#endif

//--mytime.cpp#include <iostream>
#include "mytime.h"using namespace std;//-------默认构造函数
Time::Time()
{hours = mintues = 0;cout << "调用默认构造函数" << endl;
}//------显式的构造函数
Time::Time(int h, int m) :hours(h), mintues(m)
{cout << "调用显式构造函数" << endl;
}//------拷贝构造函数
Time::Time(const Time &t)
{hours = t.hours;mintues = t.mintues;cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
}//------析构函数
Time::~Time()
{cout << "调用了析构函数" << endl;
}//-------小时相加
void Time::AddHour(int h)
{hours += h;
}//------分钟相加
void Time::AddMin(int m)
{mintues += m;hours += mintues / 60;mintues %= 60;
}

//---test.cpp
#include <iostream>
#include "mytime.h"using namespace std;const void fun()
{cout << 1 << endl;
}int main()
{Time eating(1, 45);eating.show();                        //合法；//eating.hours;                       //非法，不能直接访问私有成员。Time swiming(0, 45);                   //非const对象const Time study(8, 5);                //const对象只能调用const成员函数。//study.reset(0,0);                    //非法，const对象无法调用非const成员函数。study.show();                         //合法，show（）是const成员函数。swiming.show();                       //合法；system("pause");return 0;
}

运行结果

结果分析

上面的结果和代码中都可以看到构造函数，析构函数以及拷贝构造函数，因为这三种函数是类非常重要的成员函数，因此下次进行单独讲解。

已完。。

参考书籍《C++ Primer 第五版》、《C++ Primer Plus 第六版》