类与对象

类是创建对象的模板，一个类可以创建多个对象，每个对象都是类类型的一个变量；创建对象的过程也叫类的实例化。

将类的成员函数称为类的方法（Method）。

在面向对象的编程语言中，经常把函数（Function）称为方法（Method）。

类的定义

class 是 C++ 中新增的关键字，专门用来定义类

class 类名
{
public:
    // 成员变量

    // 成员函数
};

最后的;很重要，注意检查，防止没必要的错误

public 也是 C++ 的新增关键字，它只能用在类的定义中，表示类的成员变量或成员函数具有“公开”的访问权限

创建对象

创建类：

class Student
{
public:
    string name;
    int age;
    void say()
    {
        cout << name << "说：我今年"
            << age << "岁了！" << endl;
    }
};

创建对象

class 类名 对象名;

或

类名 对象名;

例如：
class Student LiMing;
Student LiMing;

在创建对象时，class 关键字可要可不要，Student是类名，LiMing是对象名

除了创建单个对象，还可以创建对象数组

Student AllStu[100];        // 这就创建类容量为100的对象数组

访问类的成员

创建对象以后，可以使用点号.来访问成员变量和成员函数

// 使用成员变量
    LiMing.name = "李明";
    LiMing.age = 25;

// 使用成员函数
    LiMing.say();

使用对象指针

创建的对象 stu 在栈上分配内存，指针执行那个该对象，需要使用取地址符 &获取它的地址

Student stu;
Student *pStu = &stu;

pStu 是一个指针，它指向 Student 类型的数据，也就是通过 Student 创建出来的对象。

需要使用 new 关键字

类名* 对象名 = new 类名;

例如：
Student *pStu = new Student;

使用 new 在堆上创建出来的对象是匿名的，没法直接使用，必须要用一个指针指向它，再借助指针来访问它的成员变量或成员函数。

对象指针，可以通过箭头 -> 来访问对象的成员变量和成员函数

栈内存是程序自动管理的

堆内存由程序员管理，对象使用完毕后可以通过手动释放

new 和 delete 往往成对出现，以保证及时删除不再使用的对象，防止无用内存堆积。

Student* LiLei = new Student;
LiLei->name = "李雷";
LiLei->age = 63;
LiLei->say();

例子：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student
{
public:
// 成员变量
    string name;
    int age;
// 成员函数
    void say()
    {
        cout << name << "说：我今年"
            << age << "岁了！" << endl;
    }
};
int main(int argc,char** argv)
{
// 创建实例对象
    Student LiMing;
    LiMing.name = "李明";
    LiMing.age = 25;
    LiMing.say();

// 使用指针创建实例对象
    Student* LiLei = new Student;
    LiLei->name = "李雷";
    LiLei->age = 63;
    LiLei->say();
    delete LiLei;// 释放空间
    return 0;
}

匿名对象

格式：

(new 类名) -> 成员函数或成员变量;

例如：
(new Student)->name = "小明";
(new Student)->age = 23;

每个匿名对象互不影响，互不关联，都是单独的个体

成员函数

类这种数据类型是一个包含成员变量和成员函数的集合。

成员函数和普通函数类似，都有返回值和参数列表，但作用域不同

成员函数可以的定义在类体内，也可以定义在类外

class Student
{
public:
// 成员函数，在类体内部声明
    void say()
    {
        cout << "Hello World!" << endl;
    }
};

在类体外声明，需要用到 域解析符（也称作用域运算符或作用域限定符） ::

格式：
class 类名
{
    数据类型 函数名(参数列表);
}
(inline) 数据类型 类名::函数名(参数列表)
{
    // 函数体
}

例如：
class Student
{
public:
    void say();
};
void Student::say()
{
    cout << "Hello World!" << endl;
}

inline 是可选的，可根据具体情况而定

在类体外定义内联 (inline) 函数的方式，必须将类的定义和成员函数的定义都放在同一个头文件中（或者同一个源文件中），否则编译时无法嵌入到类中

类成员的权限访问

成员函数和成员变量的访问权限修饰符：

public
private
protected

（private）私有成员变量和成员函数只能在类内部使用，在类外都是无效的

成员函数和成员变量无论使用何种修饰符修饰，在类内部，均可以随意使用

在类外部，只能通过声明的实例对象访问访问 public 属性的成员，不能访问 private、protected 属性的成员

class Student
{
// 私有化，只能在类内部使用
private:
    int age;
// 保护模式，只能在类及 子类(继承) 中使用
protected:
    string name;
// 公共的，可以任意访问
public:
    void say()
    {
        cout << name << "今年" << age << "岁！" << endl;
    }
};

一般情况下，需要将类的成员变量隐藏（private），外部不能直接修改，需要使用特定的接口来set函数，使用 get函数来获取，(在英语中，可以知道 set-设置，get-获取，语义化，更容易理解）

设置成员变量的函数的名字通常以get开头，后跟成员变量的名字，所以通常称为 get 函数。

读取成员变量的函数的名字通常以set开头，后跟成员变量的名字，所以通常称为 set 函数。

class Student
{
private:
    int age;
public:
    void setAge(int age)
    {
        age = age;
    }
    int getAge()
    {
        return age;
    }
};

在setAge中，存在两个age，会有些分不清，会产生混淆，因此在定义私有变量命名时，使用特殊格式,例: m_age

class Student
{
private:
    int m_age;
public:
    void setAge(int age)
    {
        m_age = age;
    }
    int getAge()
    {
        return m_age;
    }
};

如果不写任何修饰符，就会默认为 private。

声明为 private 的成员和声明为 public 的成员的次序任意，既可以先出现 private 部分，也可以先出现 public 部分。

this指针

this 是 C++ 中的一个关键字，也是一个 const 指针，它指向当前对象，通过它可以访问当前对象的所有成员。

this 只能用在类的内部，通过 this 可以访问类的所有成员，包括 private、protected、public 属性的。

this 是一个指针，要用->来访问成员变量或成员函数

class Student
{
private:
    int age;
public:
    void setAge(int age)
    {
        this->age = age;
    }
}

使用this，可以清晰的区分参数，有助于理解类的作用

this 实际上是成员函数的一个形参，在调用成员函数时将对象的地址作为实参传递给 this。不过 this 这个形参是隐式的，它并不出现在代码中，而是在编译阶段由编译器默默地将它添加到参数列表中。

this 作为隐式形参，本质上是成员函数的局部变量，所以只能用在成员函数的内部，并且只有在通过对象调用成员函数时才给 this 赋值。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student
{
// 成员变量
private:
    int age;
    string name;
public:
// 成员函数
    void setAge(int age)
    {
    // 设置age
        this->age = age;
    }
    void setName(string name)
    {
    // 设置name
        this->name = name;
    }
    int getAge()
    {
    // 获取age
        return this->age;
    }
    string getName()
    {
    // 获取name
        return this->name;
    }
    void say()
    {
        cout << this->name << "说：来，骗，来，偷袭，" << this->age << "岁的老同志" << endl;
    }
};

int main(int argc,char** argv)
{
    Student Sir;
    Sir.setName("马保国");
    Sir.setAge(69);
    Sir.say();
    return 0;
}

结果：
马保国说：来，骗，来，偷袭，69岁的老同志

构造函数

构造函数：名字和类名相同，没有返回值，不需要用户显式调用（用户也不能调用），而是在创建对象时自动执行

构造函数：在创建对象的同时为成员变量赋值

默认情况下，系统会默认给类添加一个构造函数

Student(){}

当已存在构造函数，系统就不会添加默认的构造函数

不管是声明还是定义，构造函数名前面都不能出现返回值类型，即使是 void 也不允许；

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student
{
private:
// 成员变量
    int age;
    string name;
public:
// 构造函数
    Student(int age,string name){
        this->age = age;
        this->name = name;
    }
// 成员函数
    void say()
    {
        cout << this->name << "说：来，骗，来，偷袭，" << this->age << "岁的老同志" << endl;
    }
};

int main(int argc, char** argv)
{
    Student Sir(69,"马保国");
    Sir.say();
    return 0;
}


结果：
马保国说：来，骗，来，偷袭，69岁的老同志

一个类可以存在多个构造函数

构造函数的调用是强制性的，一旦在类中定义了构造函数，那么创建对象时就一定要调用，不调用是错误的，防止出现错误，一般可以手动添加一个无参构造函数

创建对象时只有一个构造函数会被调用

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student
{
private:
    int age;
    string name;
public:
// 无参构造函数
    Student() {
        this->age = 69;
        this->name = "老同志";
    }
// 构造函数
    Student(int age,string name){
        this->age = age;
        this->name = name;
    }
// 成员函数
    void say()
    {
        cout << this->name << "说：来，骗，来，偷袭，" << this->age << "岁的老同志" << endl;
    }
};

int main()
{
    Student Sir;
    Sir.say();
    return 0;
}

结果：
老同志说：来，骗，来，偷袭，69岁的老同志

也可以使用 对象指针

Student* Sir = new Student();
Sir->say();
delete Sir;

Student* Man = new Student(69,"马保国");
Man->say();
delete Man;

构造函数也可以定义在类体外

class Student
{
private:
    int age;
    string name;
public:
    Student(int age, string name);
};

Student::Student(int age, string name) {
    this->age = age;
    this->name = name;
}

构造函数初始化列表

格式（ Student 类）：

class Student
{
private:
    int m_age;
    string m_name;
public:
    Student(int age, string name);
};

Student::Student(int age, string name):m_age(age),m_name(name) {}

定义构造函数时并没有在函数体中对成员变量一一赋值，其函数体为空（可以有其他语句）

而是在函数首部与函数体之间添加了一个冒号 :，后面紧跟 m_age(age),m_name(name), 语句，这个语句的意思相当于函数体内部的 m_age = age;m_name = name;语句

使用构造函数初始化列表并没有效率上的优势，仅仅是书写方便

成员变量的初始化顺序与初始化列表中列出的变量的顺序无关，它只与成员变量在类中声明的顺序有关。

构造函数初始化列表还有一个很重要的作用 : 初始化 const 成员变量

class Student
{
private:
    const int m_len = 0;
public:
    Student(int len);
    void say()
    {
        cout << this->m_len << endl;
    }
};
Student::Student(int len): m_len(len){}

析构函数

创建对象时系统会自动调用构造函数进行初始化工作，同样，销毁对象时系统也会自动调用一个函数来进行清理工作，例如释放分配的内存、关闭打开的文件等，这个函数就是 析构函数。

析构函数（Destructor）也是一种特殊的成员函数，没有返回值，不需要程序员显式调用（程序员也没法显式调用），而是在销毁对象时自动执行。

构造函数的名字和类名相同，而析构函数的名字是在类名前面加一个~ 符号。

析构函数没有参数，不能被重载，因此一个类只能有一个析构函数。

如果没有定义，编译器会自动生成一个默认的析构函数。

例如：
~Student(){}

用 new 分配内存时会调用构造函数，用 delete 释放内存时会调用析构函数。

class Student
{
private:
    int m_len;
    int* arr;
public:
    Student(int len);
    ~Student();
};

Student::Student(int len):m_len(len){
    // 在堆上创建数组
    if( len > 0) this->arr = new int[len];
    else  this->arr = new int[10];
}
Student::~Student()
{
    delete arr; // 释放数组内存
}

new 创建的对象位于堆区，通过 delete 删除时才会调用析构函数；如果没有 delete，析构函数就不会被执行。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student
{
private:
    int m_len;
public:
    Student(int len);
    ~Student();
};
Student::Student(int len):m_len(len){}
Student::~Student()
{
    cout << this->m_len << endl;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    Student* Man = new Student(1);
    Student* Woman = new Student(2);

    delete Man;

    return 0;
}

输出结果为：
1

静态成员

静态成员变量

静态成员变量是一种特殊的成员变量，它被关键字 static 修饰

例如：
class Student
{
public:
    static int count;
};

static 成员变量属于类，不属于某个具体的对象，即使创建多个对象，只会分配一份内存，所有对象使用的都是这份内存中的数据。

静态成员变量，不能通过构造函数初始化，因为其不是类的非静态成员

静态成员变量初始化，需要在类外完成

访问静态成员变量的方式：

//通过类类访问 static 成员变量
Student::count = 10;

//通过对象来访问 static 成员变量
Student stu;
stu.count = 20;


//通过对象指针来访问 static 成员变量
Student *pstu = new Student;
pstu -> count = 20;

static 成员变量不占用对象的内存，而是在所有对象之外开辟内存，即使不创建对象也可以访问。

在类内部可以访问静态成员变量，也可以使用this指针

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Student
{
private:
    string m_name;
public:
    static int count;
public:
    Student(string name):m_name(name){
        count++;
    };
    void say()
    {
        // 类内部访问 静态成员变量
        cout << "第 " << this->count << " 位同学： " << this->m_name << endl;
    }
};
// 初始化静态成员变量
int Student::count = 0;

int main()
{
    Student s1("小明");
    cout << s1.count << endl;
    s1.say();

    Student* s2 = new Student("李雷");
    cout << s2->count << endl;
    s2->say();
    delete s2;

    cout << "全班有" << Student::count << "位同学" << endl;
    return 0;
}

结果：
1
第 1 位同学： 小明
2
第 2 位同学： 李雷
全班有2位同学

一个类中可以有一个或多个静态成员变量，所有的对象都共享这些静态成员变量

static 成员变量和普通 static 变量一样，都在内存分区中的全局数据区分配内存，到程序结束时才释放。

static 成员变量不随对象的创建而分配内存，也不随对象的销毁而释放内存。

静态成员变量必须初始化，而且只能在类体外进行

静态成员变量既可以通过对象名访问，也可以通过类名访问，但要遵循 private、protected 和 public 关键字的访问权限限制。当通过对象名访问时，对于不同的对象，访问的是同一份内存。

静态成员函数

静态成员函数只能访问静态成员

静态成员函数没有 this 指针，函数内部不能使用this指针

class Student
{
public:
    static int count;
public:
    static void say()
    {
        cout << count << endl;
        // cout << this->count << endl; 错误的格式
    }
    void run()
    {
        this->say();    // 可以访问静态成员函数
    }
};

静态成员函数在声明时要加 static，在定义时不能加 static

class Student
{
public:
    static int count;
public:
    static void say();
    void run();
};

void Student::say()
{
    cout << count << endl;
}
void Student::run()
{
    this->say();
}

const成员

const 成员变量，只需在定义时，使用 const 关键字，通过 构造函数 进行初始化

const 成员函数：称为常成员函数。

const 成员函数可以使用类中的所有成员变量，但是不能修改它们的值

常成员函数 需要在声明和定义的时候在函数头部的结尾加上 const 关键字

函数开头的 const 用来修饰 函数的返回值

必须在成员函数的声明和定义处同时加上 const 关键字

int getScore() const;


int Student::getScore() const
{
    return m_score;
}

通常将 get 函数设置为常成员函数

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;
class Student
{
private:
    string m_name;
    int  m_score;
public:
    // 构造函数
    Student(string name,int m_score);

    // 类体内声明
    string getName() const
    {
        // this->m_age = "小明"; 显示错误，不能使用this指针
        return m_name;
    };

    // 类体外声明
    int getScore() const;
};

int Student::getScore() const
{
    return m_score;
}
// 构造函数
Student::Student(string name,int score) : m_name(name),m_score(score) {};

int main()
{
    Student s("李雷",75);
    cout << s.getName() << endl;
    cout << s.getScore() << endl;
    return 0;
}

const 对象

const用来修饰对象，称为常对象

一旦将对象定义为 常对象 之后，就 只能调用类的 const 成员（包括 const 成员变量和 const 成员函数）

const 类名 对象名；

例如：
const Student Sir;

可以定义 const 指针

const Student* Sir = new Student;

例如：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Student
{
private:
    string m_name;
    int  m_score;
public:
    // 构造函数
    Student(string name, int score) : m_name(name), m_score(score) {};
    int getScore() const 
    {
        return m_score;
    }
    void show()
    {
        cout << m_name << "的英语" << m_score << endl;
    }
    string getName() const
    {
        //show(); 错误，不能使用this指针，也不能访问
        cout << "英语" << getScore() << "的";
        return m_name;
    };
};
int main()
{
    const Student s("李雷", 75);
    cout << s.getName() << endl;
    //s.show(); 错误

    const Student * sir = new Student("小强",100);
    cout << sir->getName() << endl;
    sir->show(); 错误
    return 0;
}

友元函数

借助友元（friend），可以使得 其他类 中的 成员函数 以及全局范围内的函数访问 当前类的 private 成员。

使用关键字 friend ，借助友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员

注意，友元函数不同于类的成员函数，在友元函数中不能直接访问类的成员，必须要借助对象。

参数 传递对象（可以直接传递对象，也可以传递对象指针或对象引用），并在访问成员时指明对象。

将非成员函数声明为友元函数

注意：

友元函数的定义，一定要在类的定义之后，否则无法访问

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;
class Student
{
private:
    string m_name;
    string m_work;
public:
    // 构造函数
    Student(string name, string work) :m_name(name), m_work(work) {};
public:
    // 友元函数
    friend void show(Student* s);
    friend void say(Student s);
};

void show(Student* s)
{
    cout << "朋友们好啊, 我是" << s->m_work << s->m_name << endl;
}
void say(Student s)
{
    cout << "大家好, 我是" << s.m_work << s.m_name << endl;
}

int main()
{
    Student mbg("马保国","浑元形意太极门掌门人");
    show(&mbg);    

    Student cxk("坤坤","练习两年半的偶像练习生");
    say(cxk);
    return 0;
}

结果：
朋友们好啊, 我是浑元形意太极门掌门人马保国
大家好, 我是练习两年半的偶像练习生坤坤

将其他类的成员函数声明为友元函数

friend类 表示拥有友元函数（friend）的类

member类 表示拥有成员函数的类

类之间的友元函数，需要注意类的顺序，以及成员函数定义的位置和方式：

member类 要先定义，之后再定义 friend类

下例：由于 类 Introduct 中的成员函数要作为 类 Student 的友元函数，因此可以访问类 Student 的成员，所以 类 Introduct 需要先定义

类必须在正式声明之后才能使用；但是某些情况下，只要做好提前声明，也可以先使用。由于 friend类，在 member类 之后定义，当执行到 member类 时，需要用到friend类 ，但是 friend类 没有定义，因此需要提前声明

下例：

class Student;          // 很有必要的提前声明

member类 的成员函数 声明 和 实现 要分开，需要将 实现 方式放在 friend类 的定义之后

friend类 对应的就是出现 friend 的类，共享自己的数据

定义的一般顺序：

第一步：
class friend;

第二步：
class member{
    // 成员变量 ， 成员函数
    // 需要 友元的成员函数 声明
}

第三步：
class friend{
    // 成员变量 ， 成员函数
    // friend member类的 友元成员函数
}

第四步：
member类的 友元成员函数 的实现

例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Student;          // 很有必要的提前声明

// 第一个类， member类
class Introduct
{
private:
    static int count;
public:
    // 构造函数
    Introduct() { count++; };
public:
    // 成员函数
    void show(Student* s);
    void say(Student s);
};

// 第二个类， friend类
class Student
{
private:
    string m_name;
    string m_work;
public:
    // 构造函数
    Student(string name, string work) :m_name(name), m_work(work) {};
public:
    // 友元函数
    friend void Introduct::show(Student* s);
    friend void Introduct::say(Student s);
};

// 第一个类的成员函数，即第二个类的友元函数
void Introduct::show(Student* s)
{
    cout << this->count << ". 朋友们好啊, 我是" << s->m_work << s->m_name << endl;
}
void Introduct::say(Student s)
{
    cout << this->count << ". 大家好, 我是" << s.m_work << s.m_name << endl;
}

int Introduct::count = 0;
int main()
{
    Student mbg("马保国","浑元形意太极门掌门人");
    (new Introduct)->show(&mbg);                    // 匿名对象

    Student cxk("坤坤","练习两年半的偶像练习生");
    (new Introduct)-> say(cxk);                    // 匿名对象
}

结果：
1.朋友们好啊, 我是浑元形意太极门掌门人马保国
2.大家好, 我是练习两年半的偶像练习生坤坤

友元类

将类 B 声明为类 A 的友元类，那么类 B 中的所有成员函数都是类 A 的友元函数，可以访问类 A 的所有成员，包括 public、protected、private 属性的。

除非有必要，一般不建议把整个类声明为友元类，而只将某些成员函数声明为友元函数

friend类 表示拥有友元函数（friend）的类

member类 表示拥有成员函数的类

注意：

优先定义 friend类，其次是 member类
friend类 对应的就是出现 friend 的类，共享自己的数据

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 第一个类, friend类
class Introduct
{
private:
    static int count;
public:
    // 构造函数
    Introduct() { count++; };
public:
    // 友元类
    friend class Student;
};

// 第二个类, member类
class Student
{
private:
    string m_name;
    string m_work;
public:
    // 构造函数
    Student(string name, string work) :m_name(name), m_work(work) {};
public:
    // 友元函数
    void show(Introduct* s);        // 类体外
    void say(Introduct s)           // 类体内
    {
        cout << s.count << ". 大家好, 我是" << this->m_work << this->m_name << endl;
    };
};

void Student::show(Introduct* s)
{
    cout << s->count << ". 朋友们好啊, 我是" << this->m_work << this->m_name << endl;
}

// 静态成员变量
int Introduct::count = 0;
int main()
{
    Student mbg("马保国","浑元形意太极门掌门人");
    Introduct mg;
    mbg.show(&mg);

    Student cxk("坤坤","练习两年半的偶像练习生");
    Introduct kk;
    cxk.say(kk);

    return 0;
}

结果：
1.朋友们好啊, 我是浑元形意太极门掌门人马保国
2.大家好, 我是练习两年半的偶像练习生坤坤

友元的关系不能传递。如果类 B 是类 A 的友元类，类 C 是类 B 的友元类，不等于类 C 是类 A 的友元类，类C 不能使用类 A 的成员

友元的关系是单向的而不是双向的。如果声明了类 B 是类 A 的友元类，不等于类 A 是类 B 的友元类，类 A 中的成员函数不能访问类 B 中的 private 成员。

class与struct

struct 是 C语言的关键字

在C语言中，struct 只能包含成员变量，不能包含成员函数。而在C++中，struct 类似于 class，既可以包含成员变量，又可以包含成员函数。

struct 和 class 基本是通用的，仍存在一些区别：

使用 class 时，类中的成员默认都是 private 属性的；而使用 struct 时，结构体中的成员默认都是 public 属性的。
class 继承默认是 private 继承，而 struct 继承默认是 public 继承
class 可以使用模板，而 struct 不能

例如：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 使用  "struct" 结构体
struct Student
{
    int number = 6;
    static int count;
private:
    // 成员变量
    string m_name;
    string m_work;
public:
    // 构造函数
    Student(string name, string work) :m_name(name), m_work(work) { 
        // 计数
        count++; 
    };
    // 析构函数
    ~Student() { cout << this->m_name <<endl; };
public:
    // 成员函数
    void show();        // 类体外
    void say()            // 类体内
    {
        cout << this->count << ". 大家好, 我是" << this->m_work << this->m_name << endl;
    }
};

void Student::show()
{
    cout << this->count << ". 朋友们好啊, 我是" << this->m_work << this->m_name << endl;
}

// 静态成员变量初始化
int Student::count = 0;
int main()
{
    Student mbg("马保国","浑元形意太极门掌门人");
    mbg.show();
    Student cxk("坤坤","练习两年半的偶像练习生");
    cxk.say();
    // 默认为 public ,因此可以访问number
    cout << cxk.number << endl;

    return 0;
}

结果：
1. 朋友们好啊, 我是浑元形意太极门掌门人马保国
2. 大家好, 我是练习两年半的偶像练习生坤坤
6
坤坤
马保国

简书同步： https://www.jianshu.com/p/bc5ae023f442
CSDN同步：https://blog.csdn.net/qq_45127998/article/details/109649476

C++类与对象小结

类与对象

类的定义

创建对象

访问类的成员

使用对象指针

匿名对象

成员函数

类成员的权限访问

this指针

构造函数

构造函数初始化列表

析构函数

静态成员

静态成员变量

静态成员函数

const成员

const 对象

友元函数

将非成员函数声明为友元函数

将其他类的成员函数声明为友元函数

友元类

class与struct