C++基礎之面向物件-有解無憂

一、結構化程式設計與面向物件程式設計

1、結構化程式設計

在結構化程式設計中，采用自頂向下、逐步求精及模塊化的思想，將復雜的大問題層層分解為許多簡單的小問題，
在撰寫程式時，使用3種基本控制結構來構造程式，可以說，程式基本上都含有順序、選擇、回圈3種基本控制結構，這3種結構到目前為止仍是主要的控制結構，程式以控制結構為單位，只有一個入口和一個出口，基于控制結構可以從前往后地順序閱讀程式，程式的靜態描述與執行時的控制流程容易對應，所以可以獨立地理解各個部分，結構化程式設計主要強調的是程式的易讀性

2、面向物件程式設計的概念和特點

所謂面向物件的程式設計方法，就是使分析、設計和實作一個系統的方法盡可能地接近人們認識一個系統的方法，通常包括3個方面：面向物件的分析、面向物件的設計和面向物件的程式設計，
面向物件技術把問題看成是相互作用的事物的集合，也就是物件的集合，物件具有兩個特性：一是狀態；狀態是指物件本身的資訊，也稱為屬性；二是行為，行為是對物件的操作，通過對事物的抽象找出同一類物件的共同屬性（靜態特征）和行為（動態特征），從而得到類的概念，物件是類的一個具象，類是物件的一個抽象

3、面向物件的程式設計有“抽象”“封裝”“繼承”和“多型”4個基本特點，

抽象：物件是系統中用來描述客觀事物的一個物體，如各位員工是員工類的一個個物件，物件的特點包括兩個方面：屬性和操作，屬性指的是描述物件靜態特征的資料項，如員工的姓名、職位、薪水等，可以用變數來表示；操作指的是描述物件動態特征（即行為）的函式序列，也稱為方法或服務，如員工可以請假、加班，員工還可以獲得提拔、加薪等，C++中使用物件名、屬性和操作三要素來描述物件
封裝：在C++中，通過用戶定義的類來支持資料封裝和資訊隱藏，
繼承：在C++現有類的基礎上可以宣告新的類，將一個已有類中的資料和函式保留，并加上自己特殊的資料和函式，從而構成一個新類，這就是繼承和復用的思想，原來的類是基類，也稱為父類或超類，新類是派生類，也稱為子類，
多型：多型是指不同種類的物件都具有名稱相同的行為，而具體行為的實作方式卻有所不同，在一個類或多個類中，可以讓多個方法使用同一個名字，從而具有多型性，這是通過函式多載及運算子多載實作的多型，

二、類的定義

字母、數字和下劃線的組合，大小寫敏感，但不能以數字開頭，也不能和系統中使用的關鍵字完全相同，
類是具有唯一識別符號的物體，就是說類名不能重復，類定義以“;”結束，大括號中的部分稱為類體，
定義類時系統并不為類分配存盤空間，而只是把類看作是一種模板或樣板，或者說，類可以看作是用戶自定義的一種資料型別，在C++98標準下，類中宣告的任何成員不能使用auto、extern和register關鍵字進行修飾，
類中的成員按功能劃分，包括成員變數和成員函式；按訪問權限劃分，包括公有成員成、私有成員和保護員，
在C++中還可以定義不是任何類的成員的函式，這樣的函式可稱為“全域函式”
成員函式既可以在類體內定義，也可以在類體外定義，如果成員函式定義在類體內部，則默認是行內函式，也可以在類體內部宣告函式，并加上inline關鍵字，然后在類體外給出函式定義，這樣的成員函式也是行內函式，
如果成員函式定義在類體外，則類體內必須要有函式原型，類體外函式定義的前面必須用“類名::”來限定，格式如下：

回傳值型別 類名::成員函式名(引數串列){
　　成員函式的函式體
}

類名是成員函式所屬類的名字，符號::是類作用域運算子，表明它后面的成員函式是屬于類名標識的這個類的，回傳值型別就是這個成員函式回傳值的型別，
類C中不能定義類C的成員變數，但可以定義類C的指標和參考，
成員函式并非每個物件各自存有一份，成員函式和普通函式一樣，在記憶體中只有一份，它可以作用于不同的物件，為類中各物件共享，
通常，因為函式體代碼較長，所以在類體內僅給出成員函式的原型，然后在類體外給出對應的函式體，如果函式體定義在類體內，則系統將其視為行內函式，類中定義的成員函式允許多載，

三、C++程式結構

一個完整的C++程式包括以下幾部分：

? —個主函式，可以呼叫其他函式，但不能被呼叫，也稱為主程式，
? 用戶定義的任意多個的類及全域函式，
? 全域說明，在所有函式和類定義之外的變數說明及函式原型，
? 注釋，
? 頭檔案，
對于比較大的程式，根據主函式和各用戶定義的類及全域函式的功能及相互關系，可以把類及全域函式劃分為幾個程式檔案，包括.cpp檔案和.h檔案，.cpp檔案是源程式檔案，.h檔案是頭檔案，
從邏輯關系上看，典型的C++程式的結構包括類的定義、類中成員函式的實作及主函式main，

四、Class 中的訪問權限

public(公有的): 使用它修飾的類的成員可以在程式的任何地方被訪問，
private(私有的): 使用它修飾的類的成員僅能在本類內被訪問，
protected(保護的): 它的作用介于public與private之間，使用它修飾的類的成員能在本類內及子類中被訪問，
私有型別的成員在類外是不能訪問的，通過公有函式訪問的效率比直接訪問的效率要低，為了權衡這兩方面的因素，C++提供了友元訪問方式，只有在類內和在友元函式內才可以訪問私有成員，

五、Class 的使用

1、建構式

為了對物件進行初始化，C++提供了一種稱為建構式的機制，用于對物件進行初始化，實際上是用來為成員變數賦初值的，
建構式是類中的特殊成員函式，它屬于類的一部分，給出類定義時，由程式員撰寫建構式，如果程式員沒有撰寫類的任何建構式，則由系統自動添加一個不帶引數的建構式，
宣告物件后，可以使用new運算子為物件進行初始化，此時呼叫的是物件所屬類的建構式，建構式的作用是完成物件的初始化作業，用來保證物件的初始狀態是確定的，在物件生成時，系統自動呼叫建構式，用戶在程式中不會直接呼叫建構式，
定義一個類時，需要為類定義相應的建構式，建構式的函式名與類名相同，沒有回傳值，一個類的建構式可以有多個，即建構式允許多載，同一個類的多個建構式的引數表一定不能完全相同，
當類中沒有定義任何建構式時，系統會自動添加一個引數表為空、函式體也為空的建構式，稱為默認建構式，所以任何類都可以保證至少有一個建構式，如果程式員在程式中已經定義了建構式，則系統不會再添加默認建構式，
在宣告類的建構式時可以同時給出函式體，這樣的建構式稱為行內建構式，也可以在類體外給出建構式的定義，建構式的宣告中，形參的個數可以為0，即引數表為空

建構式的格式：

建構式的宣告格式如下：類名(形參1, 形參2, …，形參n)
在類體外定義建構式時通常有三種形式
//形式一：
類名::類名(形參1,形參2,…,形參n):x1(形參1), x2(形參2), …, xn(形參n){}
//形式二:
類名::類名(形參1,形參2,…,形參n){
    x1=形參1;
    x2=形參2;
    ……
    xn=形參n;
}
//形式三:
類名::類名(){
    x1=初始化運算式1;
    x2=初始化運算式2;
    ……
    xn=初始化運算式n;
}

初始化時機：定義類的成員函式、成員物件及友元函式時，均不呼叫類的建構式，僅當定義類的物件時，才由系統自動呼叫類的建構式

建構式的使用：

C++語言規定，創建類的任何物件時都一定會呼叫建構式進行初始化，物件需要占據記憶體空間，生成物件時，為物件分配的這段記憶體空間的初始化由建構式完成，
陣列：特別地，如果程式中宣告了物件陣列，即陣列的每個元素都是一個物件，則一定要為物件所屬的這個類定義一個無參的建構式，因為陣列中每個元素都需要呼叫無參的建構式進行初始化，所以必須要有一個不帶引數的建構式，

class Person{
private:
    int id;
    string name;
public:
    Person();
    Person(int id,string name);
    ~Person();
    void setName(string name);
    string getName();
    void setId(int id);
    int getId();
    static void print(Person *person){
        cout<< "id:" << person->id << " name:" << person->name <<endl;
        delete person;
    }
};
Person::Person(){
    cout<<"無慘建構式" <<endl;    
}
Person::Person(int id,string name){
    this->id=id;
    this->name=name;
    cout << "有2個引數的建構式" <<endl;
}
int main(){
    Person pe();
    Person pe2=Person(1,"張三");
}

1、使用new關鍵字

用new創建物件時回傳的是一個物件指標，這個指標指向本類剛創建的這個物件，C++分配給指標的僅僅是存盤指標值的空間，而物件所占用的空間分配在堆上，使用new創建的物件，必須用delete來撤銷，

    //4、類名 *物件指標名 = new 類名;
    Student *stu4=new Student(3,'D');
    cout<< stu4->getName() <<endl;

類名 &物件參考名 = 物件;

    Student stu3=Student(3,'C');
    Student &str4=stu3;
    cout << str4.getName()<<endl;

類名 *物件指標名 = 物件的地址;

    Student stu3=Student(3,'C');
    Student *str4=&stu3;
    cout << str4->getName()<<endl;

類名物件陣列名[陣列大小];

    Student stu3[10];
    Student stu4=Student(3,'C');
    stu3[0]=stu4;

同型別的物件之間可以相互賦值，物件和物件指標都可以用作函式引數，函式的回傳值可以是物件或指向物件的指標，

2、復制建構式(拷貝建構式)：

復制建構式是建構式的一種，也稱為拷貝建構式，它的作用是使用一個已存在的物件去初始化另一個正在創建的物件，例如，類物件間的賦值是由復制建構式實作的，
復制建構式只有一個引數，引數型別是本類的參考，復制建構式的引數可以是const參考，也可以是非const參考，一個類中可以寫兩個復制建構式，一個函式的引數是const參考，另一個函式的引數是非const參考，這樣，當呼叫復制建構式時，既能以常量物件（初始化后值不能改變的物件）作為引數，也能以非常量物件作為引數去初始化其他物件，
復制建構式的原型如下：

格式一 A::A(const A&)
格式二 A::A(A &)

自動呼叫復制建構式的情況有以下3種：
1)當用一個物件去初始化本類的另一個物件時，會呼叫復制建構式，例如，使用下列形式的說明陳述句時，即會呼叫復制建構式，

類名物件名2(物件名1);
類名物件名2=物件名1;

2)如果函式F的引數是類A的物件，那么當呼叫F時，會呼叫類A的復制建構式，換句話說，作為形參的物件，是用復制建構式初始化的，而且呼叫復制建構式時的引數，就是呼叫函式時所給的實參，
3)如果函式的回傳值是類A的物件，那么當函式回傳時，會呼叫類A的復制建構式，也就是說，作為函式回傳值的物件是用復制建構式初始化的，而呼叫復制建構式時的實參，就是retrun陳述句所回傳的物件，
注意，在復制建構式的引數表中，加上const是更好的做法，這樣復制建構式才能接收常量物件作為引數，即才能以常量物件作為引數去初始化別的物件，

class Person{
    public:
        Person(const Person &person);
        Person(Person &person);
}
Person::Person(const Person &person){
   cout << "const型別 copy 建構式" << endl;
}
Person::Person(Person &person){
     this->id=person.id;
     this->name=person.name;
     cout << "copy 建構式" << endl;
}

3、解構式：

與建構式一樣，解構式也是成員函式的一種，它的名字也與類名相同，但要在類名前面加一個“~”字符，以區別于建構式，解構式沒有引數,也沒有回傳值，一個類中有且僅有一個解構式，如果程式中沒有定義解構式，則編譯器自動生成默認的解構式，解構式不可以多于一個，不會有多載的解構式，默認解構式的函式體為空，
創建物件時自動呼叫建構式，那么，什么時候呼叫解構式呢？可想而知，在物件消亡時自動呼叫解構式，解構式的作用是做一些善后處理的作業，例如，如果在創建物件時使用new運算子動態分配了記憶體空間，則在解構式中應該使用delete釋放掉這部分占用的空間，保證空間可再利用，
當使用new運算子生成物件指標時，自動呼叫本類的建構式，使用delete洗掉這個物件時，首先為這個動態物件呼叫本類的解構式，然后再釋放這個動態物件占用的記憶體，
如果是創建普通物件：Person p();則無需使用delete p釋放否空間，他在程式結束的時候會自動呼叫解構式

class Person{
    public:
        ~Person();
}
Person::~Person(){
     cout<< "解構式" << endl;
}

對于物件陣列，要為它的每個元素呼叫一次建構式和解構式，全域物件陣列的解構式在程式結束之前被呼叫，

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標籤：C++

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