面向对象编程：用C++定义类

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()和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()和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()和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，Rectangle和Triangle类是派生类。在Shape类中定义了一个虚函数area()，在Rectangle和Triangle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。