C++学习——坚持

Posted 2022-08-02 沃和莱特

前言

努力不一定成功，但是坚持做好一件事一定很酷。

在上一篇文章 C++学习——共勉（一） 中学习了C++语言的特点和程序结构，这篇文章就简单看看面向对象的基本概念。

一：结构化程序设计

在面向对象程序设计方法出现之前，软件界流行的主流设计方法之一就是结构化程序设计方法，也称为面向对象的设计方法。
在机构化程序设计中，采用自顶向下、逐步求精以及模块化思想，有个著名的公式体现了这一思想：数据结构+算法=程序。可以说，程序基本上都含有顺序、选择、循环3种基本控制结构。

一个完整的c++程序包括以下几个部分：

1. 一个主函数，可以用来调用其他函数，但是不能被调用，也叫做主程序
2. 自主定义的任意多个类和全局函数
3. 全局说明，在所有函数和类定义之外的变量说明和函数原型
4. 必要注释
5. 头文件

对于比较大的文件，可以根据主函数和所定义的各个类以及全局函数的功能和相互关系，可以将类和全局函数划分为几个程序文件，包括 cpp. 文件（源程序文件）和 .h 文件（头文件）。

1：面向对象的程序设计

对象就是数据+函数，也就是属性+操作。举个简单的例子：员工的姓名、职位、工资等就是一个个变量；员工进行加班、出差、摸鱼划水，或者获得提拔、炒鱿鱼等就是操作；而操作会施加于属性，比如“加班、出差、摸鱼划水”操作会修改“工资”属性；“提拔、炒鱿鱼“操作会修改”职位“属性。
用对象名标识一个个对象，用数据表示对象的属性，再用函数实现操作。
C++中使用对象名、属性、操作三要素来描述对象。

2：类模型结构

类模型结构和对象结构很相似，它们都含有属性和操作，唯一不同的是对象结构图中有对象名而没有类名；类模型结构图中有类名但没有对象名。

二：创建类对象的基本形式

定义一个普通对象，即类变量的基本方法有两种：
方法一

类名 对象名;
或
类名 对象名（参数）;
或
类名 对象名 = 类名（参数）;

可以扩展为对个对象：
类名 对象名1，对象名2，....;
或者
类名 对象名 1（参数1），对象名2(参数2）,...;

方法二

类名 *对象指针名 =new 类名; //使用该方法调用函数时，调用无参的构造函数，如果这个构造函数是由编译器为类提供的，那么类中成员变量不进行初始化。
或者
类名 *对象指针名 =new 类名（）; //在创建对象时调用无参的构造函数。如果这个构造函数时由编辑器为类提供的，那么对类中的成员变量进行初始化。
或者
类名 *对象名指针 =new 类名（参数）;
使用new创建对象时返回的是一个对象指针，这个指针指向本类刚创建的这个对象。使用new 创建的对象，必须用delete撤销。

声明对象引用（变量别名）格式：
类名 &对象引用名=对象;

声明对象指针格式：
类名 *对象指针名=对象的地址;

声明对象数组格式：
类名 对象数组名[数组大小];

例如，我们定义了一个类 A：

A b1，c1；//定义A类的对象b1和c1
A *p=&b1;//定义一个类型为A类的指针，指向对象b1
A &Q=c1；//定义A类类型对象C1的引用Q
A B[3];//定义A类类型对象的数组B，含有3个元素

三：类的初步知识

1：类的定义

面向对象方法中的类，是对具有相同属性中的同一类对象的抽象描述，其内部包括属性（本类的成员变量）和行为（本类的成员函数）两个主要部分，也就是类以数据为中心把相关的函数组成为一体。
在C++中，类定义的一般格式：

   class 类名
   
   访问范围说明符：
   成员变量 1
   成员变量 2
   ...
   成员函数声明 1
   成员函数声明 2
   ...
   访问范围说明符：
   更多成员变量
   更多成员函数变量
   

类以关键字 class 开始，后面是类名。类名的定义遵循一般的标识符命名规则，也就是字母、数字、下划线的组合并且对大小写敏感，但不能使用数字开头，也不能和系统中使用的关键字完全相同。
类是具有唯一标识符的实体，就是说类名不能完全 重复，类的定义以“ ；” 结束，大括号中的部分叫做类体。

“成员变量”是类中的一类成员，代表对象的属性，个数不限，也称为数据成员。成员变量的声明方式和普通变量的声明方式相同。“成员函数“是类中的另一类成员，代表对该类对象所含数据操作的方法，个数不限，其声明方式和普通函数的相同。
成员变量和成员函数的出现次序没有限制，一个类的成员函数之可以相互调用，类中可以不含有任何成员变量和成员函数，这样的类叫做“空类”。
成员函数既可以在类体内定义，也可以在类体外定义。如果成员函数定义在类体内部，则默认是内联函数
如果成员函数定义在类体外，则类体内必须要有函数原型，类体外函数定义的前面要有限定，格式为：

返回值类型 类名::成员函数名（参数列表）

成员函数的函数体

类名是成员函数所属类的名字， 符号 :: 是类作用域的运算符，表明它后面的成员函数是属于类名标识的这个类的。返回值类型就是这个成员函数返回值的类型。

2：类成员的可访问范围

访问范围说明符一共有三种 public（公有），private（私有），protect（保护），在类的定义中可以以任意的次序出现多次。

public	使用它修饰的类成员可以在程序任何地方被访问
private	使用它修饰的类成员仅能在本类中被访问
protect	使用它修饰的类成员能在本类内和子类中被访问

成员的可访问范围由它之前离得最近的访问范围说明符决定，如果某个成员前面没有访问范围说明符，那么对于类来说，该成员默认为私有成员。

	class A
	
		int m,n;
	public:
		int a,b;//公有成员变量
		int func1();//公有成员函数
	private:
		int c,d;//私有成员变量
		void func2();//私有成员函数
	public:
		char e;//公有成员变量
		int f;//公有成员变量
		int func3();//公有成员函数
	

类成员访问示例

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
class Staff

	private://私有成员
		string name;
		int salary;
	public://公有成员
		void setName(string);
		string getName();
		void setSalary(int);
		int getSalary();
		int averageSalary(Staff);
;
	void Staff::setName(string myname)
	
		name=myname;
	
	string Staff::getName()
	
		return name;
	
	void Staff::setSalary(int mysalary)
	
		salary=mysalary; 
	
	int Staff::getSalary()
	
		return salary;
	
	int Staff::averageSalary(Staff s1)
	
		return (salary+s1.getSalary())/2;
	
int main(int argc, char** argv) 
	Staff sL,sS;
	sL.setName("Linda");//name 是私有变量，不能直接访问，需要通过公有成员setName来访问
	sL.setSalary(12345);//salary 也是私有变量，需要借助公有成员 setSalary来访问
	cout<<"第一个员工的姓名和薪水是："<<sL.getName()<<","<<sL.getSalary()<<endl;
	sS.setName("Susan");
	sS.setSalary(54321);
	cout<<"第二个员工的姓名和薪水是："<<sS.getName()<<","<<sS.getSalary()<<endl;
	cout<<"两个员工的平均薪水是："<<sL.averageSalary(sS)<<endl; 
	return 0;

输出结果：

3： 类的定义示例

//定义一个日期类myDate
class myDate

public:
	myDate();//构造函数 
	myDate(int,int,int);//构造函数 
	void setDate(int,int,int);//设置日期 
	void setDate(myDate);//设置日期 
	myDate getDate();//获取日期 
	void setYear(int);//设置年 
	int getMonth();//获取月 
	void printDate() const;//打印日期  成员函数printDate（）需要使用const进行限定
private:
	int year,month,day;//成员变量，表示年，月，日 
;  

//在类体外定义成员函数
	myDate::myDate()
	 year=2022,month=1,day=1;
	//构造函数
	myDate::myDate(int y,int m,int d)
		year=y;month=m;day=d;
	//构造函数
	void myDate::setDate(int y,int m,int d)
		year=y;month=m;day=d;
	 	return;
	//设置日期
	void myDate::setDate(myDate oneD)
		year=oneD.year;month=oneD.month;day=oneD.day;
	 return;
	//设置日期
	myDate myDate::getDate()
		return*this;
	//获取日期；*this是自身对象
	void myDate::setYear(int y)
		year=y;
		return;
	//设置年
	int myDate::getMonth()
		return month;
	//设置月
	void myDate::printDate()const
	  cout<<year<<"/"<<month<<"/"<<day;
	 return;
	//打印日期

在myDate 类中定义了分别表示年、月、日的三个私有成员变量来访问year、month、day，并且定义了公有的访问成员函数，可用于访问这些成员变量。

setDate（）是重载函数，使用不同类型的量设置一个日期。getDate（）用于获取函数。通常设置函数以set 为函数名前缀，获取函数以 get 为函数名前缀。
在C++语言中，当调用一个成员函数时，系统自动向它传递一个隐含的参数，这个参数是一个指向调用该函数的对象的指针，叫做 this 指针，从而使成员函数知道对哪个对象进行操作。在程序中，可以使用关键字 this 来引用该指针。例如：如果在A类中有成员变量 date 和成员函数 getDate（），通过类A的对象a 调用函数 getDate（），那么编译系统就会把对象a 的地址赋值给函数getDate（）中的this 指针，this 指针访问到的成员变量 date 就是属于对象a 的成员变量，也就是 this->date 就相当与a.date。

//定义一个学生类Student
class Student

public:
		void setStudent(string,myDate);//设置学生信息
		void setName(string);//设置姓名
		string getName();//获取姓名
		void setBirthday(myDate);//设置生日
		myDate getBirthday();//获取生日
  	    void printStudent() const;//打印信息 
private:
		string name;
		myDate birthday;
;

//在类体外定义成员函数
	void Student::setStudent(string s,myDate d)
		 name=s;
		 birthday.setDate(d);
		 return;
	 
	 void Student::setName(string n)
	 	 name=n;
	 	 return;
	 
	 string Student::getName()
	 	 return name;
	 
	 void Student::setBirthday(myDate d)
	  	birthday.setDate(d);
	  	return;
	  
	  myDate Student::getBirthday()
	  	 return birthday;
	  
	 void Student::printStudent() const
	 	cout<<"姓名"<<name<<"/"<<"\\t 生日";
		birthday.printDate();//调用类myDate 的成员函数
	 	cout<<endl; 
	 

定义类时，类的成员变量的类型不仅可以是系统内置的基本数据类型，还可以是类类型：定义学生类Student ，它包含姓名，生日，专业等属性，姓名可以用系统定义好的类string来表示生日可以用 定义好的类myDate 来表示。

四：访问对象的成员

1:使用对象访问成员变量与调用成员函数

定义了类和对象后就可以访问对象的成员。通过对象访问成员变量的一般格式：

对象名.成员变量名

调用成员函数的一般格式：

对象名.成员函数名（参数表）

程序举例

验证Student 类功能的驱动程序

#include <iostream>
#include <string> 
#include "myDate.h"
#include "Student.h"
using namespace std; 
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char** argv) 
	Student ss;
	int y,m,d;
	string name_;
	cout<<"请输入学生的姓名和生日" <<endl;
	cin>>name_>>y>>m>>d;
	ss.setStudent(name_,myDate(y,m,d));//创建Student的对象 ss，这里要考虑到成员名的访问范围，需要通过类Student 提供的公有访问方法即setStudent（）才能将键盘读入的字符串赋值给对象ss。
	ss.printStudent();
	return 0;

输出结果：

2：使用指针访问对象的成员

我们将程序主函数修改一下：

int main()
 	Student ss;
		int y,m,d;
		string name_;
		Student *st=&ss;//指针st，指向ss，并使用&ss给指针赋初值
		cout<<"请输入学生的姓名和生日";
		cin>>name_>>y>>m>>d;
		st->setStudent(name_,myDate(y,m,d));//指针操作符  指针名->成员名
		st->printStudent();
		return 0;

3：使用引用访问对象的成员

int main()

	Student ss;
	int y,m,d;
	string name_;
	Student &sn=ss;//ss的别名sn,sn和ss成为同一个对象的不同名字
	cout<<"请输入学生的姓名和生日";
	cin>>name_>>y>>m>>d;
	sn.setStudent(name_,myDate(y,m,d));//访问成员时采用点操作符 引用名.成员名
	sn.printStudent();
	return 0;

五：标识符的作用域与可见性

每个标识符都有各自的作用域（指的是标识符的有效范围，也就是它在程序中的存在区域）和可见性（是指在程序中的哪个区域里可以使用），对于同一个标识符来说，这两个区域可能是不完全重合的。类名、函数名、变量名等都是标识符。
c++中的标识符的作用域有函数原型作用域、局部作用域（块作用域）、类作用域和命名空间作用域。

1：函数原型作用域

在声明函数时原型时形参的作用范围就是函数原型作用域，这是c++程序中最小的作用域，生命周期最短：

double area（double d）
d为参数，作用域是原型作用域，即标识符d的作用范围在函数 area 形参列表的左右括号之间，在程序的其他地方不能应用这个标识符。

函数原型作用域的作用范围就在括号中

2：局部作用域

程序中使用相匹配的一对大括号括起来的一段程序叫做块。作用域局限在块内的叫做局部作用域：

3：类作用域

类可以被看作是一组有名字的成员的集合，类X的成员m具有类作用域，对m的访问方式有：
如果在类X 的成员函数中没有声明同名的局部作用域标识符，就可以在该函数内直接访问成员m；
在类外，可以通过表达式x.m或X::m进行访问；还可以通过ptr->来访问，其中ptr是指向类X的一个对象的指针

4：命名空间作用域

命名空间是为了消除同名引起的歧义，具有命名空间作用域的变量也叫做全局变量。定义命名空间的一般格式：

namespace 命名空间名

	命名空间内的各种声明（函数声明等）

c++标准库中所有的标识符都定义在一个名为std 的命名空间中，因此在程序的示例部分中都出现了：using namespace std;

总结

当我们在实施自己的计划,追求自己的理想时,如果能够坚持下去,再坚持下去,或许我们在年老甚或离开人世的时候,会少一些遗憾。

如有不足，还请指正，感谢！