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C++ 面向对象封装特性的实例分析与应用扩展(一)

作者:CtrlX
  • 2022 年 8 月 02 日
  • 本文字数:3223 字

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C++面向对象封装特性的实例分析与应用扩展(一)

封装

引入:


生活中充满复杂性,处理复杂性的方法之一就是简化和抽象。在计算中,为了根据信息与用户之间的接口来表示它,抽象是至关重要的。将问题的本质特征抽象出来,并根据特征来描述解决方案。抽象往往是用户定义类型的捷径,在 C++中用户定义类型指的就是实现抽象接口的类设计。


封装是 C++面向对象三大特性之一。

意义

  • 将属性和行为作为一个整体

  • 将属性和行为加以权限控制

意义一

​ 在设计类的时候,属性和行为写在一起,表现事物


语法: class 类名{ 访问权限: 属性 / 行为 };


**示例 1:**设计一个圆类,求圆的周长


示例代码:


//圆周率const double PI = 3.14;
//1、封装的意义//将属性和行为作为一个整体,用来表现生活中的事物
//封装一个圆类,求圆的周长//class代表设计一个类,后面跟着的是类名class Circle{public: //访问权限 公共的权限
//属性 int m_r;//半径
//行为 //获取到圆的周长 double calculateZC() { //2 * pi * r //获取圆的周长 return 2 * PI * m_r; }};
int main() {
//通过圆类,创建圆的对象 // c1就是一个具体的圆 Circle c1; c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作
//2 * pi * 10 = = 62.8 cout << "圆的周长为: " << c1.calculateZC() << endl;
system("pause");
return 0;}
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**示例 2:**设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号


示例 2 代码:


//学生类class Student {public:  void setName(string name) {    m_name = name;  }  void setID(int id) {    m_id = id;  }
void showStudent() { cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl; }public: string m_name; int m_id;};
int main() {
Student stu; stu.setName("德玛西亚"); stu.setID(250); stu.showStudent();
system("pause");
return 0;}
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意义二:

类在设计时,可以把属性和行为放在不同的权限下,加以控制


访问权限有三种:


  1. 公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问

  2. 保护权限 protected 类内可以访问 类外不可以访问 子类可以访问父类的保护内容

  3. 私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问 子类不可以访问父类的私有内容


示例:


//三种权限
class Person{ //姓名 公共权限public: string m_Name;
//汽车 保护权限protected: string m_Car;
//银行卡密码 私有权限private: int m_Password;
public: void func() { m_Name = "张三"; m_Car = "拖拉机"; m_Password = 123456; }};
int main() {
Person p; p.m_Name = "李四"; //p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到 //p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
system("pause");
return 0;}
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类与结构的区别

引入:

类描述上像是包含成员函数以及 public 和 private 可见标签的结构声明,实际上 C++对结构进行了扩展,使之具有与类相同的特性,他们只有唯一的区别是默认的访问权限不同。

关键区别:

在 C++中 struct 和 class 唯一的区别就在于 默认的访问权限不同


  • struct 默认权限公共

  • class 默认权限私有

应用场景:

C++程序员通常使用类来实现类描述,而把结构限制为只表示纯粹的数据对象。

代码分析:
class C1{  int  m_A; };
struct C2{ int m_A;};
int main() {
C1 c1; c1.m_A = 10;
C2 c2; c2.m_A = 10;
system("pause");return 0;}
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代码刨析:


class C1 的默认访问权限是私有


struct C2 的默认访问权限是公共


c1.m_A = 10; 报错,类的访问权限是私有


c2.m_A = 10; 正确,结构的访问权限是公共

设置成员属性为私有

优点:
  1. 将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限

  2. 对于写权限,我们可以检测数据的有效性

示例:
class Person {public:
//姓名设置可读可写 void setName(string name) { m_Name = name; } string getName() { return m_Name; }

//获取年龄 int getAge() { return m_Age; } //设置年龄 void setAge(int age) { if (age < 0 || age > 150) { cout << "You are too old!" << endl; return; } m_Age = age; }
private: string m_Name; //可读可写 姓名 int m_Age; //只读 年龄};

int main() {
Person p; //姓名设置 p.setName("张三"); cout << "姓名: " << p.getName() << endl;
//年龄设置 p.setAge(50); cout << "年龄: " << p.getAge() << endl;
system("pause");
return 0;}
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代码分析

可以利用类灵活的控制成员属性的读取与写入,还可以利用类中的成员函数检测数对数据进行操作,如检测写入数据的可行性与有效性。

案例 1:设计立方体类

题目

设计立方体类(Cube)


求出立方体的面积体积


分别用全局函数成员函数判断两个立方体是否相等。


解析代码

解法一:


#include <iostream>using namespace std;class Cube{public:    void setL(int l)    {        m_L = l;    }    int getL()    {        return m_L;    }    void setW(int w)    {        m_W = l;    }    int getW()    {        return m_W;    }    void setH(int h)    {        m_H = h;    }    int getH()    {        return m_H;    }        int calculateS()    {        return 2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;    }    int calculateV()    {        return m_L*m_W*m_H;    }    bool isSameByClass(Cube &c){//成员函数判断    if (m_L = c.getL() && m_W = c.getW() && m_H = c.getH())    {        return true;    }    return false;//注意改代码规范写法。}private:    int m_L;    int m_W;    int m_W;}bool isSame(Cube &c1,Cube &c2){//全局函数判断    if (c1.getL() = c2.getL() && c1.getW() = c2.getW() && c1.getH() = c2.getH())    {        return true;    }    return false;//注意改代码规范写法。}int main(){        system("pause");return 0;}
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解法二:


#include <iostream>using namespace std;class Cube{public:    void setCube(int a ;int b ;int c):m_L(a),m_W(b),m_H(c){}    //int getCube(){}//解法二读取的局限性:一起处理所有的成员变量后无法处理再次共同读取,依旧只能单个读取。    int getL()    {        return m_L;    }    int getW()    {        return m_W;    }    int getH()    {        return m_H;    }        int calculateS()    {        return 2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;    }    int calculateV()    {        return m_L*m_W*m_H;    }    bool isSameByClass(Cube &c){    if (m_L = c.getL() && m_W = c.getW() && m_H = c.getH())    {        return true;    }    return false;//注意改代码规范写法。}private:    int m_L;int m_W;int m_H;}
bool isSame(Cube &c1,Cube &c2){ if (c1.getL() = c2.getL() && c1.getW() = c2.getW() && c1.getH() = c2.getH()) { return true; } return false;//注意改代码规范写法。}
int main(){ system("pause");return 0;}
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实例刨析

求出立方体的面积和体积利用数学知识


面积公式:2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;


体积公式:m_L*m_W*m_H;


**PS:**在编写函数判断两个立方体是否相同时利用引用 &可以节省内存,实现代码优化。

案例 2:点和圆的关系

题目

设计一个圆形类(Circle),和一个点类(Point),计算点和圆的关系。


未完待续!代码详解请见(二)

专业扩展

什么是接口,以及接口与类的关系


接口是一个共享框架,供两个系统交互时使用,对于类,我们说公共接口。公共时使用类的程序,交互系统由类对象组成,而接口由编写类的人提供的方法组成。

导图


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Pain is inevitable,suffering is optional 2022.08.01 加入

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