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对C++面向对象的理解

news 2025/11/1 5:51:07

C++的面向对象编程（OOP）是其核心特性之一，通过类（Class）和对象（Object）实现数据和行为的封装，支持继承、多态和抽象等核心概念。以下是关键点解析：

1. 类（Class）与对象（Object）

类：是数据和行为的抽象模板（蓝图），定义属性和方法。
对象：类的具体实例，占用内存并操作实际数据。

示例：

class Dog {
public:
    std::string name;  // 属性
    void bark() {      // 方法
        std::cout << name << " says Woof!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Dog myDog;        // 创建对象
    myDog.name = "Buddy";
    myDog.bark();     // 输出：Buddy says Woof!
}

2. 封装（Encapsulation）

核心思想：将数据和操作数据的方法绑定，隐藏内部实现细节。
访问修饰符：
- public：类外可直接访问。
- private：仅类内或友元可访问（默认）。
- protected：类内和派生类可访问。

示例：

class BankAccount {
private:
    double balance;  // 私有属性，外部无法直接修改

public:
    void deposit(double amount) {  // 公有方法控制访问
        if (amount > 0) balance += amount;
    }

    double getBalance() { return balance; }  // 提供安全的数据访问
};

3. 继承（Inheritance）

目的：实现代码复用，建立类之间的层次关系。
基类（父类）与派生类（子类）：
- 子类继承父类的属性和方法，并可扩展或重写。
继承类型：
- public：父类的公有/保护成员在子类中保持原有权限。
- protected/private：父类成员在子类中变为保护/私有。

示例：

class Animal {
public:
    void eat() { std::cout << "Eating..." << std::endl; }
};

class Dog : public Animal {  // Dog继承Animal
public:
    void bark() { std::cout << "Woof!" << std::endl; }
};

int main() {
    Dog myDog;
    myDog.eat();  // 继承自Animal
    myDog.bark();
}

4. 多态（Polymorphism）

核心思想：同一接口在不同上下文中表现出不同行为。

两种形式：

编译时多态（静态多态）：

通过函数重载和运算符重载实现。

class Calculator {
public:
    int add(int a, int b) { return a + b; }
    double add(double a, double b) { return a + b; }  // 函数重载
};

运行时多态（动态多态）：

通过虚函数（Virtual Function）和动态绑定实现。
基类指针/引用调用派生类重写的方法。

class Shape {
public:
    virtual void draw() {  // 虚函数
        std::cout << "Drawing a shape." << std::endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {  // 重写虚函数
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shape = new Circle();
    shape->draw();  // 输出：Drawing a circle.
    delete shape;
}

5. 抽象（Abstraction）

目的：隐藏复杂实现，仅暴露必要接口。
抽象类：
- 包含至少一个纯虚函数（virtual void func() = 0;）。
- 不能被实例化，只能作为基类。
接口：
- C++通过纯虚类模拟接口（无数据成员，所有方法纯虚）。

示例：

// 抽象类
class AbstractAnimal {
public:
    virtual void makeSound() = 0;  // 纯虚函数
};

class Cat : public AbstractAnimal {
public:
    void makeSound() override {
        std::cout << "Meow!" << std::endl;
    }
};