——类 & 对象
类用于指定对象的形式,它包含了数据表示法和用于处理数据的方法。类中的数据和方法称为类的成员。函数在一个类中被称为类的成员。
~类定义
定义一个类,本质上是定义一个数据类型的蓝图。这实际上并没有定义任何数据,但它定义了类的名称意味着什么,也就是说,它定义了类的对象包括了什么,以及可以在这个对象上执行哪些操作。
类定义是以关键字 class 开头,后跟类的名称。类的主体是包含在一对花括号中。类定义后必须跟着一个分号或一个声明列表。
class Box { public: double length; // 盒子的长度 double breadth; // 盒子的宽度 double height; // 盒子的高度 };
~定义 C++ 对象
类提供了对象的蓝图,所以基本上,对象是根据类来创建的。声明类的对象,就像声明基本类型的变量一样。
类提供了对象的蓝图,所以基本上,对象是根据类来创建的。声明类的对象,就像声明基本类型的变量一样。
Box Box1; // 声明 Box1,类型为 Box Box Box2; // 声明 Box2,类型为 Box对象 Box1 和 Box2 都有它们各自的数据成员。
~访问数据成员
类的对象的公共数据成员可以使用直接成员访问运算符 (.) 来访问。
#include <iostream> using namespace std; class Box { public: double length; // 长度 double breadth; // 宽度 double height; // 高度 }; int main( ) { Box Box1; // 声明 Box1,类型为 Box double volume = 0.0; // 用于存储体积 // box 1 详述 Box1.height = 5.0; Box1.length = 6.0; Box1.breadth = 7.0; // box 1 的体积 volume = Box1.height * Box1.length * Box1.breadth; cout << "Box1 的体积:" << volume <<endl; return 0; }产生下列结果:
Box1 的体积:210( 私有的成员和受保护的成员不能使用直接成员访问运算符 (.) 来直接访问。)
~类 & 对象详解
概念 | 描述 |
---|---|
类成员函数 | 类的成员函数是指那些把定义和原型写在类定义内部的函数,就像类定义中的其他变量一样。 |
类访问修饰符 | 类成员可以被定义为 public、private 或 protected。默认情况下是定义为 private。 |
构造函数 & 析构函数 | 类的构造函数是一种特殊的函数,在创建一个新的对象时调用。类的析构函数也是一种特殊的函数,在删除所创建的对象时调用。 |
C++ 拷贝构造函数 | 拷贝构造函数,是一种特殊的构造函数,它在创建对象时,是使用同一类中之前创建的对象来初始化新创建的对象。 |
C++ 友元函数 | 友元函数可以访问类的 private 和 protected 成员。 |
C++ 内联函数 | 通过内联函数,编译器试图在调用函数的地方扩展函数体中的代码。 |
C++ 中的 this 指针 | 每个对象都有一个特殊的指针 this,它指向对象本身。 |
C++ 中指向类的指针 | 指向类的指针方式如同指向结构的指针。实际上,类可以看成是一个带有函数的结构。 |
C++ 类的静态成员 | 类的数据成员和函数成员都可以被声明为静态的。 |
——继承
继承允许我们依据另一个类来定义一个类,这使得创建和维护一个应用程序变得更容易。这样做,也达到了重用代码功能和提高执行时间的效果。
当创建一个类时,您不需要重新编写新的数据成员和成员函数,只需指定新建的类继承了一个已有的类的成员即可。这个已有的类称为基类,新建的类称为派生类。
( 继承代表了 is a 关系。例如,哺乳动物是动物,狗是哺乳动物,因此,狗是动物。)
~基类 & 派生类
一个类可以派生自多个类,这意味着,它可以从多个基类继承数据和函数。
定义一个派生类,我们使用一个类派生列表来指定基类。类派生列表以一个或多个基类命名。
class derived-class: access-specifier base-class( 其中,访问修饰符 access-specifier 是 public、protected 或 private 其中的一个,base-class 是之前定义过的某个类的名称。😮如果未使用访问修饰符 access-specifier,则默认为 private。)
假设有一个基类 Shape,Rectangle 是它的派生类,如下所示: #include <iostream> using namespace std; // 基类 class Shape { public: void setWidth(int w) { width = w; } void setHeight(int h) { height = h; } protected: int width; int height; }; // 派生类 class Rectangle: public Shape { public: int getArea() { return (width * height); } }; int main(void) { Rectangle Rect; Rect.setWidth(5); Rect.setHeight(7); // 输出对象的面积 cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl; return 0; }产生下列结果:
Total area: 35
~访问控制和继承
派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问,则应在基类中声明为 private。
😮一个派生类继承了所有的基类方法,但下列情况除外:
派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问,则应在基类中声明为 private。
访问 | public | protected | private |
---|---|---|---|
同一个类 | yes | yes | yes |
派生类 | yes | yes | no |
外部的类 | yes | no | no |
- 基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。
- 基类的重载运算符。
- 基类的友元函数。
~继承类型
当一个类派生自基类,该基类可以被继承为 public、protected 或 private 几种类型。
我们几乎不使用 protected 或 private 继承,通常使用 public 继承。当使用不同类型的继承时,遵循以下几个规则😮:
- 公有继承(public):当一个类派生自公有基类时,基类的公有成员也是派生类的公有成员,基类的保护成员也是派生类的保护成员,基类的私有成员不能直接被派生类访问,但是可以通过调用基类的公有和保护成员来访问。
- 保护继承(protected): 当一个类派生自保护基类时,基类的公有和保护成员将成为派生类的保护成员。
- 私有继承(private):当一个类派生自私有基类时,基类的公有和保护成员将成为派生类的私有成员。
~多继承
多继承即一个子类可以有多个父类,它继承了多个父类的特性。
class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,… { <派生类类体> };实例:
#include <iostream> using namespace std; // 基类 Shape class Shape { public: void setWidth(int w) { width = w; } void setHeight(int h) { height = h; } protected: int width; int height; }; // 基类 PaintCost class PaintCost { public: int getCost(int area) { return area * 70; } }; // 派生类 class Rectangle: public Shape, public PaintCost { public: int getArea() { return (width * height); } }; int main(void) { Rectangle Rect; int area; Rect.setWidth(5); Rect.setHeight(7); area = Rect.getArea(); // 输出对象的面积 cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl; // 输出总花费 cout << "Total paint cost: $" << Rect.getCost(area) << endl; return 0; }产生下列结果:
Total area: 35 Total paint cost: $2450
——重载运算符和重载函数
C++ 允许在同一作用域中的某个函数和运算符指定多个定义,分别称为函数重载和运算符重载。
重载声明是指一个与之前已经在该作用域内声明过的函数或方法具有相同名称的声明,但是它们的参数列表和定义(实现)不相同。
😮当您调用一个重载函数或重载运算符时,编译器通过把您所使用的参数类型与定义中的参数类型进行比较,决定选用最合适的定义。选择最合适的重载函数或重载运算符的过程,称为重载决策。 ~函数重载
在同一个作用域内,可以声明几个功能类似的同名函数,但是这些同名函数的形式参数(指参数的个数、类型或者顺序)必须不同。您不能仅通过返回类型的不同来重载函数。
#include <iostream> using namespace std; class printData { public: void print(int i) { cout << "整数为: " << i << endl; } void print(double f) { cout << "浮点数为: " << f << endl; } void print(char c[]) { cout << "字符串为: " << c << endl; } }; int main(void) { printData pd; // 输出整数 pd.print(5); // 输出浮点数 pd.print(500.263); // 输出字符串 char c[] = "Hello C++"; pd.print(c); return 0; }产生下列结果:
整数为: 5 浮点数为: 500.263 字符串为: Hello C++
~运算符重载
😐重载的运算符是带有特殊名称的函数,函数名是由关键字 operator 和其后要重载的运算符符号构成的。与其他函数一样,重载运算符有一个返回类型和一个参数列表。
Box operator+(const Box&);
声明加法运算符用于把两个 Box 对象相加,返回最终的 Box 对象。大多数的重载运算符可被定义为普通的非成员函数或者被定义为类成员函数。
如果我们定义上面的函数为类的非成员函数,那么我们需要为每次操作传递两个参数,如下所示: Box operator+(const Box&, const Box&);
下面的实例使用成员函数演示了运算符重载的概念。
产生下列结果:#include <iostream>using namespace std;class Box{public:doublegetVolume(void){return length * breadth * height;}voidsetLength(doublelen ){length = len;}voidsetBreadth(doublebre ){breadth = bre;}voidsetHeight(doublehei ){height = hei;}// 重载 + 运算符,用于把两个 Box 对象相加Box operator+(constBox& b){Box box;box.length =this->length + b.length;box.breadth =this->breadth + b.breadth;box.height =this->height + b.height;return box;}private:double length; // 长度double breadth; // 宽度double height; // 高度};// 程序的主函数intmain( ){Box Box1; // 声明 Box1,类型为 BoxBox Box2; // 声明 Box2,类型为 BoxBox Box3; // 声明 Box3,类型为 Boxdoublevolume =0.0; // 把体积存储在该变量中// Box1 详述Box1.setLength(6.0);Box1.setBreadth(7.0);Box1.setHeight(5.0);// Box2 详述Box2.setLength(12.0);Box2.setBreadth(13.0);Box2.setHeight(10.0);// Box1 的体积volume = Box1.getVolume();cout <<"Volume of Box1 : "<< volume <<endl;// Box2 的体积volume = Box2.getVolume();cout <<"Volume of Box2 : "<< volume <<endl;// 把两个对象相加,得到 Box3Box3 = Box1 + Box2;// Box3 的体积volume = Box3.getVolume();cout <<"Volume of Box3 : "<< volume <<endl;return0;}
Volume of Box1 : 210 Volume of Box2 : 1560 Volume of Box3 : 5400
~可重载运算符/不可重载运算符
可重载的运算符列表:
双目算术运算符 | + (加),-(减),*(乘),/(除),% (取模) |
---|---|
关系运算符 | ==(等于),!= (不等于),< (小于),> (大于>,<=(小于等于),>=(大于等于) |
逻辑运算符 | ||(逻辑或),&&(逻辑与),!(逻辑非) |
单目运算符 | + (正),-(负),*(指针),&(取地址) |
自增自减运算符 | ++(自增),--(自减) |
位运算符 | | (按位或),& (按位与),~(按位取反),^(按位异或),,<< (左移),>>(右移) |
赋值运算符 | =, +=, -=, *=, /= , % = , &=, |=, ^=, <<=, >>= |
空间申请与释放 | new, delete, new[ ] , delete[] |
其他运算符 | ()(函数调用),->(成员访问),,(逗号),[](下标) |
不可重载的运算符列表:
- . :成员访问运算符
- .*, ->* :成员指针访问运算符
- :: :域运算符
- sizeof :长度运算符
- ?: :条件运算符
- # : 预处理符号
~运算符重载实例
序号 | 运算符和实例 |
---|---|
1 | 一元运算符重载 |
2 | 二元运算符重载 |
3 | 关系运算符重载 |
4 | 输入/输出运算符重载 |
5 | ++ 和 -- 运算符重载 |
6 | 赋值运算符重载 |
7 | 函数调用运算符 () 重载 |
8 | 下标运算符 [] 重载 |
9 | 类成员访问运算符 -> 重载 |
C++的运算符重载有何现实意义?
函数重载体现出多态性。实际上,运算符重载也体现出了多态性。在C++中我们定 义的int、float、double等基本数据类型的变量后,就可以直接用“ + ”、“ - ”、“ * ”、“ / ”等运算符进行相关的计算,然后把得到的 计算 结果通过" cout<< "输出结果。但有没有想过为什么可以用“ + ”、“ - ”、“ * ”、“ / ”等运算符进行相关的计算就可以得到我 们想要的结果?中间的运算过程是谁定义的?其实,这是编译程序帮我们完成了中间的运算过程,正是因为有了针对预定义的 基本数据类型的运算符重载才给我们编程带来很多方便。但是如果我们把自己定义的数据类型(如自己定义的类)的变量进行算,那C++预定义的基本数据类型的运算符重载将不再适合我们使用,这时我们需要自行重载运算符。
重载运算符的方式有哪几种?
(1)令运算符重载函数作为类的成员函数
(2)令运算符重载函数作为类的友元函数
😐两者之间区别在于令运算符重载函数作为类的成员函数在调用时只需输入一个被操作数参数即可,另一个操作数参数则不需要输入;令运算符重载函数作为类的友元函数在调用时不仅要求输入被操作数参数,还要求输入被操作数参数。
产生了这个区别的原因在于令运算符重载函数作为类的成员函数和令运算符重载函数作为类的友元函数有本质区别:
(1)调用作为类的成员函数的运算符重载函数时,类对象肯定已经被建立了,这时对象中对应的私有数据成员存在。
(2)调用作为类的友元函数的运算符重载函数时,类对象还未被建立,这时对象中对应私有数据成员不存在。