C++中的類的定義和聲明

背景

當我們在編寫程序時，經(jīng)常需要定義一些數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型可以封裝數(shù)據(jù)和函數(shù)，以便我們更好地組織和管理代碼。C++中的類就是一種用于定義新的數(shù)據(jù)類型的機制，它允許我們將數(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一起，形成一個獨立的模塊，這個模塊可以被其他代碼重復使用。

類的定義和聲明

類是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它可以包含數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。數(shù)據(jù)成員是類的屬性，成員函數(shù)是類的行為。類定義了一種新的數(shù)據(jù)類型，我們可以使用這種數(shù)據(jù)類型來創(chuàng)建對象，每個對象都有自己的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，在C++中，我們使用class關(guān)鍵字來定義一個類。類的定義包括類名、數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。下面是一個簡單的類定義的例子：

class Person {
public:
    // 成員函數(shù)
    void sayHello() {
        std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
    }
private:
    // 數(shù)據(jù)成員
    std::string name;
    int age;
};

在這個例子中，我們定義了一個名為Person的類，它有一個公有成員函數(shù)sayHello和兩個私有數(shù)據(jù)成員name和age。公有成員函數(shù)可以被任何代碼訪問，而私有數(shù)據(jù)成員只能被類的成員函數(shù)訪問。

構(gòu)造函數(shù)

在C++中，構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的成員函數(shù)，用于初始化對象的數(shù)據(jù)成員。構(gòu)造函數(shù)的名稱與類的名稱相同，沒有返回類型，可以有參數(shù)。當創(chuàng)建一個對象時，構(gòu)造函數(shù)會自動調(diào)用，以初始化對象的數(shù)據(jù)成員。

class MyClass {
public:
    int publicVar;
    MyClass(int var) {
        publicVar = var;
    }
};

在上面的示例中，MyClass類有一個帶有一個整數(shù)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，用于初始化publicVar數(shù)據(jù)成員。當創(chuàng)建一個MyClass對象時，可以傳遞一個整數(shù)參數(shù)來調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，以初始化publicVar數(shù)據(jù)成員。

?需要注意的是，如果一個類沒有定義構(gòu)造函數(shù)，則編譯器會自動生成一個默認構(gòu)造函數(shù)。默認構(gòu)造函數(shù)沒有參數(shù)，不執(zhí)行任何操作，只是將對象的數(shù)據(jù)成員初始化為默認值。

?

如果一個類有多個構(gòu)造函數(shù)，則可以使用函數(shù)重載來實現(xiàn)。函數(shù)重載是指在同一個作用域內(nèi)定義多個函數(shù)，它們具有相同的名稱但不同的參數(shù)列表。當調(diào)用一個重載函數(shù)時，編譯器會根據(jù)傳遞的參數(shù)類型和數(shù)量來確定要調(diào)用哪個函數(shù)。

class MyClass {
public:
    int publicVar;
    MyClass() {
        publicVar = 0;
    }
    MyClass(int var) {
        publicVar = var;
    }
};

在上面的示例中，MyClass類有兩個構(gòu)造函數(shù)，一個是默認構(gòu)造函數(shù)，另一個是帶有一個整數(shù)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。當創(chuàng)建一個MyClass對象時，可以選擇調(diào)用哪個構(gòu)造函數(shù)來初始化publicVar數(shù)據(jù)成員。

析構(gòu)函數(shù)

C++中的析構(gòu)函數(shù)（Destructor）是一種特殊的成員函數(shù)，它在對象被銷毀時自動調(diào)用。它的作用是釋放對象占用的資源，比如堆上的內(nèi)存、文件句柄、數(shù)據(jù)庫連接等等。

C++中的析構(gòu)函數(shù)使用一個波浪線（~）作為前綴，后跟類的名稱。它不接受任何參數(shù)，也沒有返回值，因為它的主要作用是在對象被銷毀時自動執(zhí)行。析構(gòu)函數(shù)的名稱與類名稱相同，但前面有一個波浪線符號。

例如，下面是一個簡單的類和它的析構(gòu)函數(shù)的示例：

class MyClass {
public:
    // 構(gòu)造函數(shù)
    MyClass() {
        // 構(gòu)造函數(shù)代碼
    }

    // 析構(gòu)函數(shù)
    ~MyClass() {
        // 析構(gòu)函數(shù)代碼
    }
};

當程序中創(chuàng)建一個MyClass對象時，構(gòu)造函數(shù)將被自動調(diào)用以初始化對象。當對象的生命周期結(jié)束時，析構(gòu)函數(shù)將自動調(diào)用以清理對象所占用的資源。

?需要注意的是，當一個對象被銷毀時，它的析構(gòu)函數(shù)會自動遞歸調(diào)用所有成員變量的析構(gòu)函數(shù)，直到所有占用的資源都被釋放為止。如果一個類中有指向堆上分配的內(nèi)存的指針，需要在析構(gòu)函數(shù)中手動釋放這些內(nèi)存，以避免內(nèi)存泄漏。

?

實例化

在C++中，要實例化一個類，你需要創(chuàng)建該類的對象。這可以通過聲明一個類類型的變量，然后使用new關(guān)鍵字調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來完成。例如，如果你有一個名為MyClass的類，你可以按如下方式創(chuàng)建該類的對象：

MyClass* obj = new MyClass();

這將創(chuàng)建一個MyClass類的新對象，并返回指向該對象的指針。然后，你可以使用->運算符訪問對象的公共成員。例如，如果MyClass有一個名為publicVar的公共成員，你可以按如下方式訪問它：

obj->publicVar = 42;

另外，你也可以不使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建該類的對象。例如：

MyClass obj;

這將在堆棧上創(chuàng)建一個MyClass類的新對象。然后，你可以使用.運算符訪問對象的公共成員。例如：

obj.publicVar = 42;

訪問控制

訪問控制是C++中類的一個重要概念，用于控制成員的訪問權(quán)限。C++中的類可以使用public、private和protected關(guān)鍵字來控制成員的訪問權(quán)限。其中，public成員可以被任何人訪問，private成員只能被類的成員函數(shù)訪問，protected成員可以被類的成員函數(shù)和派生類的成員函數(shù)訪問。

友元函數(shù)

在C++中，友元函數(shù)是一種特殊的函數(shù)，它可以訪問一個類的私有成員和保護成員。友元函數(shù)并不是類的成員函數(shù)，因此它不能使用成員訪問運算符.或->來訪問類的成員。相反，它必須使用傳遞給它的類對象的引用來訪問類的成員。

友元函數(shù)的聲明需要在類的定義中進行，使用friend關(guān)鍵字。例如：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明友元函數(shù)
};

在這個例子中，friendFunc是一個友元函數(shù)，可以訪問MyClass的私有成員privateVar。注意，友元函數(shù)并不是MyClass的成員函數(shù)，因此它不能使用成員訪問運算符.或->來訪問MyClass的成員。相反，它必須使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。例如：

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 42; // 可以訪問私有成員
}

在這個例子中，friendFunc可以訪問MyClass的私有成員privateVar，因為它被聲明為MyClass的友元函數(shù)。注意，friendFunc使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。

友元函數(shù)可以是全局函數(shù)，也可以是其他類的成員函數(shù)。如果友元函數(shù)是其他類的成員函數(shù)，那么這個類必須先被定義。例如，在以下代碼中，例如：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明全局友元函數(shù)
    friend class FriendClass; // 聲明其他類的友元類
};

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 1; // 可以訪問MyClass的私有成員
}

class FriendClass {
public:
    void friendFunc(MyClass& obj) {
        obj.privateVar = 2; // 可以訪問MyClass的私有成員
    }
};

FriendClass的成員函數(shù)friendFunc被聲明為MyClass的友元函數(shù)，因此它可以訪問MyClass的私有成員privateVar。注意，這里的聲明需要在FriendClass的定義之后進行。此外，需要注意的是，友元函數(shù)的聲明只是告訴編譯器這個函數(shù)是一個友元函數(shù)，它并不會影響函數(shù)的調(diào)用方式。因此，在調(diào)用友元函數(shù)時，仍然需要使用傳遞給它的類對象的引用來訪問類的成員。例如，在以下代碼中：

class MyClass {
private:
    int privateVar;
    friend void friendFunc(MyClass& obj); // 聲明全局友元函數(shù)
};

void friendFunc(MyClass& obj) {
    obj.privateVar = 1; // 可以訪問MyClass的私有成員
}

int main() {
    MyClass obj;
    friendFunc(obj); // 調(diào)用友元函數(shù)
    return 0;
}

雖然friendFunc是一個全局友元函數(shù)，可以訪問MyClass的私有成員privateVar，但在調(diào)用friendFunc時仍然需要使用傳遞給它的MyClass對象的引用來訪問MyClass的成員。