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黑马程序员C++核心编程笔记--4 类和对象--封装

news 来源：原创 2025/5/30 7:31:12

C++面向对象三大特征：封装、继承、多态

C++认为万事万物皆对象，对象有其属性和行为，具有相同性质的对象可以抽象称为类

4.1 封装

4.1.1 封装的意义

将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
将属性和行为加以权限控制

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}

示例一：设计一个圆类，求圆的周长

#include <iostream>
using namespace std;// 设计一个圆类，求圆的周长
// 圆周率：3.14
const double PI = 3.14;class Circle {
public:// 属性int m_r;    //  半径// 行为// 获取圆的周长double calculateZC() {return 2*PI*m_r;}
};int main() {// 通过圆类创建一个具体的圆（对象）// c就是一个具体的圆（对象）Circle c;c.m_r = 10;     // 给圆对象的半径赋值cout << c.calculateZC() << endl;return 0;
}

示例二：设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号进行赋值，可以显示学生的姓名和学号

#include <iostream>
using namespace std;class Student {
public:// 属性string s_name;int m_id;// 行为// 给姓名和学号进行赋值操作void setName(string name) {s_name = name;}void setId(int id) {m_id = id;}// 显示姓名和学号void showInfo() {cout << s_name << " " << m_id << endl;}};int main() {Student s1{"张三", 001};s1.showInfo();Student  s2;s2.setName("homo");s2.setId(111);s2.showInfo();
}

4.1.2 访问权限

public：公有属性，类外可以访问
private：私有属性，类外不可以访问
protected：保护属性，类外不可以访问，类内可以访问，子类可以访问

示例：

#include <iostream>
using namespace std;class Person {// 姓名 公共权限public:string m_name;// 汽车 保护权限protected:string m_car;// 银行密码 私有权限private:int m_password;// 行为public:void func() {m_name = "张三";m_car = "保时捷";m_password = 123456;}void showInfo() {cout << "姓名：" << m_name << endl;cout << "汽车：" << m_car << endl;cout << "密码：" << m_password << endl;}
};int main() {Person p1;p1.m_name = "homo";cout << p1.m_name << endl;// p1.m_car = "拖拉机"; 报错，保护权限类外无法访问// cout << p1.m_car << endl;// p1.m_password = 987654; 报错，私有权限类外无法访问// cout << p1.m_password << endl;Person p2;p2.func();cout << p2.m_name << endl;// cout << p2.m_car << endl; 同样报错，只能通过公开函数访问// cout << p2.m_password << endl; 同样报错，只能通过公开函数访问p2.showInfo();      // 正确，通过公开函数访问
}

4.1.3 C++中class和struct的区别

在C++中 struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同

区别：

struct 默认属性是public
class 默认属性是private

示例：

#include <iostream>using namespace  std;class c1 {int m_a;    // 默认是私有变量
};struct s1 {int m_a;    // 默认是公共变量
};int main() {c1 c;s1 s;// c.m_a = 1;   错误，私有变量不能被访问s.m_a = 2;      //  正确，公共变量可以被访问// cout << c.m_a << endl;   错误，私有变量不能被访问cout << s.m_a << endl;      //  正确，公共变量可以被访问return 0;
}

4.1.4成员属性设置为私有

优点1：可以自己控制读写权限
优点2：对于写权限，我们可以检测数据的有效性

示例：

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Person {// 公有方法对私有属性进行控制
public:// 姓名：可读可写// 姓名的写操作：设置姓名void setName(string name) {m_Name = name;}// 姓名的读操作：获取姓名string getName() {return m_Name;}// 年龄设置可读可写// 获取年龄int getAge() {return m_Age;}// 年龄设置可读可写void setAge(int age) {if (age >= 0 && age <= 150)m_Age = age;else {cout << "年龄需要在0-150之间" << endl;return;   // 年龄输入有误，返回}}// 情人设置可写void setLover(string lover) {m_lover = lover;}
private:string m_Name;  // 姓名 可读可写int m_Age = 18;  //  年龄 可读可写，但只能在0-150之间string m_lover; // 情人 只写};int main() {Person p;// 写姓名p.setName("aj");// 读姓名cout << "姓名：" << p.getName() << endl;// 写年龄p.setAge(20);// 读年龄cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;return 0;
}

4.1.5 设计案例1 立方体类

设计立方体类(Cube)，求出立方体的面积和体积。

分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

示例：

//
// 设计立方体类(Cube)，求出立方体的面积和体积。
// 分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。
//
#include <iostream>
using namespace std;class Cube
{// 属性
private:double m_L;     //长double m_W;     //宽double m_H;     //高// 行为
public:// 属性为私有，设置方法获取长宽高// 设置长void setL(double L) {m_L = L;}// 获取长double getL() {return m_L;}// 设置宽void setW(double W) {m_W = W;}// 获取宽double getW() {return m_W;}// 设置高void setH(double H) {m_H = H;}// 获取高double getH() {return m_H;}// 求立方体的面积double getArea() {return 2*(m_L*m_W+m_L*m_H+m_W*m_H);}// 求立方体的体积double Volume() {return m_L*m_W*m_H;}// 成员函数判断两个立方体是否相等bool isEqualByClass(Cube & c) {if (m_L == c.getL() && m_W == c.getW() && m_H == c.getH())return true;elsereturn false;}
};// 全局函数：判断两个立方体是否相等
// 思路：分别比较两个立方体的长宽高是否相等，如果相等则认为两个立方体相等
bool isEqual(Cube & c1, Cube & c2) {if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH())return true;elsereturn false;
}int main()
{// 实例化两个立方体Cube c1;c1.setL(10);c1.setW(20);c1.setH(30);cout << "c1的面积为：" << c1.getArea() << endl;cout << "c1的体积为：" << c1.Volume() << endl;cout << "--------------------" << endl;Cube c2;c2.setL(10);c2.setW(20);c2.setH(30);cout << "c2的面积为：" << c2.getArea() << endl;cout << "c2的体积为：" << c2.Volume() << endl;cout << "--------------------" << endl;// 全局函数判断两个立方体是否相等bool a = isEqual(c1, c2);if (a)cout << "两个立方体相等" << endl;elsecout << "两个立方体不相等" << endl;cout << endl;// 成员函数判断两个立方体是否相等bool b = c1.isEqualByClass(c2);if (b)cout << "成员函数判断：两个立方体相等" << endl;elsecout << "成员函数判断：两个立方体不相等" << endl;
}

4.1.6 设计案例2 点和圆关系

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

示例：

//
// 设计一个圆形类（Circle），和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
//
#include <iostream>
using namespace std;// 点类
class Point {private:int m_X;int m_Y;// 对外提供公有接口
public:// 设置x坐标void SetX(int x) {m_X = x;}// 获取x坐标int GetX() {return m_X;}// 设置y坐标void SetY(int y) {m_Y = y;}// 获取y坐标int GetY() {return m_Y;}
};
// 圆类
class Circle {
private:// 半径int m_R;// 圆心Point m_Center;     // 在类中可以让另一个类的属性作为成员变量public:// 设置半径void setR(int r) {m_R = r;}// 获取半径int getR() {return m_R;}// 设置圆心void setCenter(Point center) {m_Center = center;}// 获取圆心Point getCenter() {return m_Center;}};
// 判断点和圆的关系
// 圆心到点距离小于半径，则点在圆内；圆心到点距离大于半径，则点在圆外；圆心到点距离等于半径，则点在圆上。
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {// 点到圆心距离计算公式：sqrt((x1-x2)^2 + (y1-y2)^2)// 简化代码：既然只要我们比较点到圆心的距离与半径，那么可以省去点到远近距离计算的根号，用左侧和右侧同时平方进行比较。// 计算两点之间距离的平方int distance = (c.getCenter().GetX()-p.GetX())*(c.getCenter().GetX()-p.GetX()) +(c.getCenter().GetY()-p.GetY())*(c.getCenter().GetY()-p.GetY());// 计算半径的平方int rDistance = c.getR() * c.getR();// 判断关系if (distance < rDistance) {cout << "点在圆内" << endl;}else if (distance > rDistance) {cout << "点在圆外" << endl;}else {cout << "点在圆上" << endl;}
}
int main() {// 创建圆Circle c;c.setR(10);Point center;   // 创建圆心center.SetX(10);center.SetY(0);c.setCenter(center);cout << "圆的半径为：" << c.getR() << endl;cout << "圆的圆心为：" << c.getCenter().GetX() << " " << c.getCenter().GetY() << endl;// 创建点Point p;p.SetX(10);p.SetY(10);// 判断关系isInCircle(c, p);return 0;
}