C++類與物件初學
一.基本內容總結
（一）基礎知識
1.類的定義：
類是對具有相同屬性和行為的一組物件的抽象和統一描述。是使用者自定義的資料型別。/類的定義包括行為和屬性兩部分。/屬性以資料表示，行為通過函式實現。
C++類定義的說明語句一般形式為：
class<類名>
{
public:
公有段資料成員和成員函式；
protected:
保護段資料成員和成員函式；
private：
私有段資料成員和成員函式；
}；*分號不可掉。
除了class以外，關鍵字struct也可以用於定義類。用struct定義類時，若不特別指出，則所有成員是共有的。例如，一個日期類的說明如下：
class Date { public: void SwtDate(int y,int m,int d); int IsLeapYear(); void PrintDate(); private: int year,month,day; };
Date類有三個私有資料成員：year,month和day。Date還有三個公有成員函式：SetDate用於獲取物件的值，設定日期；IsLeapYear用於判斷是否是閏年；PrintDate函式用於輸出日期。
*成員函式在類外定義使用作用域區分符進行說明，此時函式頭的形式為：
返回型別 類名::函式名（引數表）
{
函式體 }
*注意事項
1.類的成員可以是其他人的物件，但不能以類自身的物件作為本類的成員，而類自身的指標和引用可以作為類的成員。2.類定義必須以分號“；”結束。3.類與結構體的區別：沒有明確指定類成員的訪問許可權時，C++結構體的成員是公有的，而類的成員是私有的。
2.訪問物件成員：
*物件是類的例項或實體；類與物件的關係，如同C++基本資料型別和該型別的變數之間的關係。
物件的定義（格式如下）：
類名 物件1，物件2，.....，物件名n；
定義物件時應注意，必須在定義了類之後，才可以定義類的物件。
例如，訪問物件的公有成員：
#include<iostream> using namespace std; class Tclass { public: int x,y; void print() { cout<<x<<","<<y;}; }; int main() { Tclass test; test.x=100; test.y=200; test.print(); }
*類成員的訪問，物件成員的訪問包括：
圓點訪問形式：物件名.公有成員和指標訪問形式（物件指標變數名->公有成員）
例如：
#include<iostream.h>
class ptr_access {
public:
void setvalue(float a, float b) { x=a; y=b; }
float Getx() {return x;}
float Gety() {return y;}
void print()
{
cout<<"x="<<x<<endl;
cout<<"y="<<y<<endl;
}
private: //私有資料成員
float x,y;
};
int main()
{
float a1,a2;
ptr_access *ptr=new ptr_access;
ptr->setvalue(2,8);
//通過指標訪問公有成員函式
ptr->print();
a1=(*ptr).Getx();
//通過公有成員函式訪問私有資料成員
a2=(*ptr).Gety();
cout<<"a1="<<a1<<endl;
cout<<"a2="<<a2<<endl;
return 0;
}
3.行內函數：
行內函數作用：減少頻繁呼叫小子程式的執行時間的開銷；
行內函數機制：編譯器在編譯時，將行內函數的呼叫以相應程式碼代替；
行內函數宣告：inline函式原型；
注：行內函數僅在函式原型做一次宣告；適用於只有1-5行的小函式；不能含有複雜結構控制語句，不能遞迴呼叫。
（二）.簡單建構函式和解構函式
1.原型：
類名::類名（引數表）；
類名::~類名（）；
例如，為類Date建立一個建構函式：
#include <iostream.h>
class Date {
public:
Date(); // 無參建構函式
Date(int y,int m,int d);
void showDate();
private:
int year, month, day;
};
Date::Date() // 建構函式的實現
{ year=0; month=0; day=0; }
Date::Date(int y,int m,int d)
{ year=y; month=m; day=d; }
inline void Date::showDate()
{ cout<<year<<"."<<month<<"."<<day<<endl; }
2.帶引數的建構函式：
帶引數的函式建構函式可以在建立一個物件時，用指定的資料初始化物件的資料成員。
3.過載建構函式：
建構函式與普通函式一樣，允許過載。如果Date類具有多個建構函式，建立物件時，將根據引數匹配呼叫其中一個。例如：
class Date
{ public:
Date();
Date(int);
Date(int,int);
Date(int,int,int);
~Date();
//......
};
//......
void f()
{ Date d; //呼叫 Date();
Date d1(2000); //呼叫 Date(int);
Date d1(2000,1); //呼叫 Date(int,int);
Date d1(2000,1,1); //呼叫 Date(int,int,int);
}像所以C++函式一樣，建構函式可以具有預設引數。但是，定義預設引數建構函式時，要注意呼叫時可能產生二義性。例如：
class X
{ public:
X();
X(int i=0);
//...
};
void f()
{ X one(10); //正確
X two; //錯誤
}上述程式在說明X類物件one時，呼叫建構函式X::X(int i=0);但在說明two時，系統無法判斷呼叫X::X()還是X::X(int i=0)，因此會出現匹配二義性。
4.複製建構函式：
創造物件時，有時希望用一個已有的同類型物件的資料對它進行初始化。C++可以完成類物件資料的簡單複製。使用者自定義的複製建構函式用於完成更為複雜的操作。
複製建構函式要求有一個類型別的引用函式：
類名::類名（const 類名&引用名，......）；
為了保證所引用的物件不被修改，通常把引用引數說明為const引數。例如：
class A
{ public:
A(int);
A(const A&,int=1); //複製建構函式
//......
};
//......
A a(1); //建立物件a，呼叫A（int）
A b(a,0); //建立物件b，呼叫A (const A&,int=1)
A c=b; //建立物件c，呼叫A （const A&,int=1)第一條語句建立物件a，呼叫一般的建構函式A(int)。第二條和第三條語句都呼叫了複製建構函式，複製物件a建立b，複製物件b建立c，展示了呼叫複製建構函式的兩種典型方法。
*呼叫複製建構函式的時機：
當說明語句建立物件時，可以呼叫複製建構函式進行資料初始化。另外，當函式具類型別傳值數或者函式返回類型別值時，都需要呼叫複製建構函式，完成區域性物件的初始化工作。
如果函式具有類型別傳值引數，那麼，呼叫該函式時，首先要呼叫複製建構函式，用實際引數物件的值初始化形式引數物件。
5.解構函式：
物件生存期結束時，需要做清理工作，比如：釋放成員(指標)所佔有的儲存空間；
解構函式可以完成上述工作；
解構函式自動呼叫（隱式呼叫），解構函式沒有返回值，不能有引數，也不能過載。
定義格式如下（類外實現）：
類名::~類名（）
{
函式語句
}
*解構函式有以下特點：
1.解構函式與建構函式名字相同，但它前面必須加一個波浪號（~）； 2. 解構函式沒有引數，也沒有返回值，而且不能過載。因此在一個類中只有一個解構函式； 3.當撤銷物件時，編譯系統會自動的呼叫解構函式。
6.this指標：
用類定義物件時，系統會為每一個物件分配儲存空間。如果一個類包括了資料和函式，要分別為資料和函式的程式碼分配儲存空間。按理說，如果用同一個類定義了10個物件，那麼就需要分別為10個物件的資料和函式程式碼分配儲存單元。
#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
int hour;
int minute;
int sec;
void setHour( ){ hour=10;}
};
int main( )
{ cout<<sizeof(Time)<<endl; return 0; }
7.深複製和淺複製：
當類的資料成員是簡單的資料型別時，建立物件時的資料複製系統機制工作得很好。但是，如果資料成員資源是由指標指示的堆，系統複製物件資料時只進行指標（地址值）複製，而不會重新分配記憶體空間。這樣，程式執行時會產生物件操作異常；另外，當物件作用域結束後，又會錯誤地重複釋放堆。這種情況下，需要使用使用者自定義的複製建構函式。
*淺複製：
在用一個物件初始化另一個物件時，只複製了資料成員,而沒有複製資源，使兩個物件同時指向了同一資源的複製方式稱為淺複製；
即：對於複雜型別的資料成員只複製了儲存地址而沒有複製儲存內容；
預設複製建構函式所進行的是簡單資料複製，即淺複製 。
*深複製：
通過一個物件初始化另一個物件時，不僅複製了資料成員，也複製了資源的複製方式稱為深複製；
自定義複製建構函式所進行的複製是淺複製。
（三）類的其他成員
1.常成員：
在類中，定義常成員用const約束。常資料成員是指資料成員在例項化被初始化後約束為只讀；常成員函式是指成員函式的this指標被約束為指向常量的常指標，在函式體不能修改資料成員的值。
（1）常資料成員：
在C++類定義中，const可以約束基本型別的資料成員為常資料成員。因為類物件要通過執行建構函式才能建立儲存空間，所以，用建構函式實現資料成員值的初始化是必需的。在C++語言中，使用建構函式引數初始化對常資料成員進行初始化。
**資料成員可以在建構函式中直接用常量進行初始化，這樣，每個物件建立的常資料成員都有相同的值。
**外一種對常資料成員進行初始化的方法是，使用帶引數的建構函式，建立物件時，用實際引數對常數成員賦值。這樣，每個物件的常資料成員就可以有不同的初始值。
（2）常物件：
若在定義物件的說明語句以const作字首，則該物件稱為常物件。這個物件的全部資料成員作用域中約束為只讀。
（3）常成員函式：
在類中使用關鍵字const說明的函式為常成員函式，格式如下：
型別說明符 函式名（引數表）const；
*const是函式型別的一個組成部分，因此在函式的實現部分也要帶關鍵字const；常成員函式不能更新物件的資料，也不能呼叫非const修飾的成員函式（靜態成員函式和建構函式除外）。
#include<iostream>
using namespace std ;
class Simple
{ int x, y ;
public :
void setXY ( int a, int b) { x = a ; y = b ; }
void printXY() { cout << x << "," << y << endl ; }
void constFun ( ) const
{ x ++ ; y ++ ; }//非法
}；
2.靜態成員：
（1）.靜態資料成員：
靜態資料成員在定義或說明時前面加關鍵字static，如：
class A
{
int n;
static int s;
};
（2）.靜態成員函式：
除靜態資料成員以外，一個類還可以有靜態成員函式；
靜態成員函式和靜態資料成員一樣，它們都屬於類的靜態成員，它們都不是物件成員。因此，對靜態成員的引用不需要用物件名；
靜態成員函式沒有this；指標只能對靜態資料操作。
3.友元：
*如果在本類（類A）以外的其他地方定義了一個函式（函式B）；*這個函式可以是不屬於任何類的非成員函式；*也可以是其他類的成員函式；*在類體中用friend對其（函式B）進行宣告，此函式就稱為本類（類A）的友元函式；*友元函式（函式B）可以訪問這個類（類A）中的私有成員。*用友元函式計算兩點間距離：
#include<iostream>
using namespace std ;
#include<math.h>
class Point
{ public:
Point(double xi, double yi) { X = xi ; Y = yi ;}
double GetX() { return X ; }
double GetY() { return Y ; }
friend double Distance ( Point & a, Point & b ) ;
private: double X, Y ;
} ;
double Distance(Point & a, Point & b )
{ double dx = a.X - b.X ;
double dy = a.Y - b.Y ;
return sqrt ( dx * dx + dy * dy ) ;
}
int main()
{ Point p1( 3.0, 5.0 ) , p2( 4.0, 6.0 ) ;
double d = Distance ( p1, p2 ) ;
cout << "This distance is " << d << endl ;
} 4.類的包含：
*類的包含是程式設計中一種軟體重用技術。即定義一個新的類時，通過編譯器把另一個類“抄”進來；*當一個類中含有已經定義的類型別成員，帶引數的建構函式對資料成員初始化，須使用初始化語法形式；*建構函式 ( 形參表 ) : 物件成員1(形參表 ) , … , 物件成員n (形參表 ) ；
*出現成員物件時，該類的建構函式要包含物件成員的初始化。如果建構函式的成員初始化列表沒有對成員物件初始化時，則使用成員物件的無參（預設）建構函式。建立一個類的物件時，要先執行成員物件自己的建構函式，再執行當前類的建構函式。
*用類包含計算兩點間距離：
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{ public:
Point( int xi=0, int yi=0 ) { x = xi; y = yi; }
int GetX() { return x; }
int GetY() { return y; }
private: int x; int y;
};
class Distance
{ public:
Distance( Point xp1, Point xp2 );
double GetDis() { return dist; }
private:
Point p1, p2;
double dist;
};
二.例題總結
如下為student類的一個例項，第一次嘗試，還有些許錯誤和待優化的地方：
#include<iostream>
#include<string>
#include<algorithm>
using namespace std;
class student
{
string name;
int no;
int score[3];
float average;
int order;
public:
student(int id,string na,int x,int y,int z):name(na),no(id)
{
score[0]=x;
score[1]=y;
score[2]=z;
order=1,average=(score[0]+score[1]+score[2])/3;
}
student()
{
score[0]=score[1]=score[2]=0;
order=1,average=0;
}
int getNo(){return no;}
float getAverage(){return average;}
void setAverage(int avg){average=avg;}
void setOrder(int x){order=x;}
int getOrder(){return order;}
string getName(){return name;}
void setName(string name){this->name=name;}
void display();
};
void student::display()
{
cout<<name<<"\t"<<no<<"\t"<<score[0]<<"\t"<<score[1]<<"\t"<<score[2]<<"\t"<<average<<"\t"<<order<<endl;
}
bool cmp1(student stu1,student stu2)
{
if(stu1.getAverage()-stu2.getAverage()>=1e-9)return 1;
else return 0;
}
bool cmp2(student stu1,student stu2)
{
return stu1.getNo()<stu2.getNo();
}
class student_list
{
student list[60];
int n;
public:
student_list():n(0){};
void add();
void deleteStu();
void query();
void change();
void display(int flag);
void menu();
int search(int no);
void sortList();
};
void student_list::add()
{
int no,x,y,z;
string name;
system("cls");
cout<<"按學號·姓名·數學·英語·c++順序輸入學生資訊，學號輸入-1表示結束"<<endl;
while((cin>>no)&&no!=-1)
{
cin>>name>>x>>y>>z;
student s(no,name,x,y,z);
list[n++]=s;
sortList();
}
}
void student_list::sortList()
{
sort(list,list+n,cmp1);
int i;
for(i=0;i<n;i++)
list[i].setOrder(i+1);
}
void student_list::display(int flag)
{
if(flag)sort(list,list+n,cmp2);
else sort(list,list+n,cmp1);
cout<<"姓名"<<"\t"<<"學號"<<"\t"<<"數學"<<"\t"<<"英語"<<"\t"<<"c++"<<"\t"<<"平均成績"<<"\t"<<"名次"<<endl;
for(int i=0;i<n;i++)
list[i].display();
}
int student_list::search(int no)
{
int i;
for(i=0;i,n;i++)
if(list[i].getNo()==no)
return -1;
}
void student_list::query()
{
int no,i;
system("cls");
cout<<"請輸入要查詢同學的學號，按-1結束查詢";
while(cin>>no&&no!=-1)
{
i=search(no);
if(i!=-1)
{
cout<<"姓名"<<"\t"<<"學號"<<"\t"<<"數學"<<"\t"<<"英語"<<"\t"<<"c++"<<"\t"<<"平均成績"<<"\t"<<"名次"<<endl;
list[i].display();
cout<<"請輸入要查詢同學的學號，按-1結束查詢";
}
else
cout<<"學號輸入有誤，請重輸，輸入-1結束查詢"<<endl;
}
}
int main()
{
student s(1,"ff",66,77,88);
s.display();
cout<<s.getAverage()<<endl;
s.setName("方法");
s.display();
student_list c;
c.add();
c.display(1);
c.query();
c.display(0);
c.change();
c.display(1);
c.deleteStu();
c.display(1);
return 0;
}三.學習心得
學習本章內容，主要是思維的轉變，由之前的面向過程編譯到面向物件設計。本章主要是對設計管理系統的初步認知，即通過對方需求來找到系統設計的初步框架，再從框架中的各個分類來細化需求，為需求分類。當然，最重要的是把各類操作與需求轉化成資料並加以修飾，這是本章的關鍵；最後，加以除錯和修改，使之具備增添和刪減的靈活性，以完成思維的轉變。隨著學習的深入，最後的目的是對軟體的設計，相信會越來越難。