面向对象编程:用C++定义类

发布时间:2023-05-13

一、类及其概念

在面向对象编程中,类是一个非常重要的概念。简单来说,类就是一组相关数据和方法的封装,可以看作是一个对象的模板。在C中,通过定义类并创建对象,可以实现封装数据和方法的目的。一个类的具体实例被称为对象。通过对象,可以访问到类中封装的数据和方法。 类可以看作一种自定义的数据类型。在C中,可以通过class关键字定义一个类,如下所示:

class MyClass {
   private:
       int x;
   public:
       void setX(int num) {
           x = num;
       }
       int getX() {
           return x;
       }
};

该代码定义了一个名为MyClass的类,其中包含一个私有成员变量x和两个公有成员函数setX()getX()。私有成员变量只能在类内被访问,公有成员函数可以在类的外部被访问。

二、封装性

类的封装性是面向对象编程中一个非常重要的概念。封装就是将类的数据和方法进行保护,不允许外部直接访问或修改。在C++中,可以使用private关键字来定义私有成员变量和私有成员函数,以实现封装。 下面是一个简单的例子:

class Person {
   private:
       string name;
   public:
       void setName(string n) {
           name = n;
       }
       string getName() {
           return name;
       }
};
int main() {
    Person p;
    p.setName("Alice");
    cout << "Name: " << p.getName() << endl;
    return 0;
}

在上面的代码中,name是一个私有成员变量,只能通过公有成员函数setName()getName()进行访问。在main函数中,通过对象p来访问和修改name成员变量,但是不能直接访问name成员变量。

三、继承

继承是一种面向对象编程中的重要特性,可以实现类之间的关系。在C++中,可以用子类派生出新的类,从而实现继承。继承的目的是通过复用已有的类,减少代码的重复性。在继承中,父类也称为基类或超类,子类也称为派生类。 下面是一个简单的例子:

class Animal {
   public:
       void eat() {
           cout << "Animal eats." << endl;
       }
       void sleep() {
           cout << "Animal sleeps." << endl;
       }
};
class Dog : public Animal {
   public:
       void bark() {
           cout << "Dog barks." << endl;
       }
};
int main() {
    Dog d;
    d.eat();
    d.sleep();
    d.bark();
    return 0;
}

在上面的代码中,Animal类是父类,Dog类是子类。在Dog类中,使用public关键字继承了Animal类的所有公有成员。在main函数中,通过子类对象d访问了父类的成员函数eat()sleep()。同时,还可以调用子类的成员函数bark()

四、多态

多态是面向对象编程中的另一个重要特性,可以实现对不同对象的统一操作。多态分为静态多态和动态多态两种。静态多态是通过函数重载和运算符重载来实现的,而动态多态则是通过虚函数来实现的。在C++中,虚函数使用关键字virtual来进行声明。 下面是一个简单的例子:

class Shape {
   protected:
       int width, height;
   public:
       Shape(int w = 0, int h = 0) {
           width = w;
           height = h;
       }
       virtual int area() {
           cout << "Parent class area." << endl;
           return 0;
       }
};
class Rectangle : public Shape {
   public:
       Rectangle(int w = 0, int h = 0) : Shape(w, h) { }
       int area() {
           cout << "Rectangle class area." << endl;
           return (width * height);
       }
};
class Triangle : public Shape {
   public:
       Triangle(int w = 0, int h = 0) : Shape(w, h) { }
       int area() {
           cout << "Triangle class area." << endl;
           return (width * height / 2);
       }
};
int main() {
    Shape *shape;
    Rectangle rec(10, 7);
    Triangle tri(10, 5);
    shape = &rec;
    shape->area();
    shape = &tri;
    shape->area();
    return 0;
}

在上面的代码中,Shape类是基类,RectangleTriangle类是派生类。在Shape类中定义了一个虚函数area(),在RectangleTriangle类中重写该虚函数,实现不同的功能。在main函数中,通过基类指针对不同的子类进行操作,实现了多态的效果。