C++核心编程--封装、析构函数、拷贝函数详解

C++核心编程（二）

1 类和对象

• C++面向对象的三大特性为：封装 继承 多态

• C++认为万事万物皆为对象，对象上有其属性和行为

• 具有相同性质的对象，我们可以抽象为类，人属于人类，猫属于动物类

1.1 封装

1.1.1 封装的意义

封装是C++面向对象三大特性之一

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

语法：class 类名{访问权限：属性/行为};

#include<iostream>
using namespace std;

//圆周率
const double PI = 3.14;
//设计一个圆类，求圆的周长
//圆求周长的公式：2*PI*半径

//class代表设计一个类，类后面紧跟着的就是类的名称
class Circle {
//访问权限
//公共权限
public:
//属性
//半径
int m_r;
//行为
//获取圆的周长
double calculateZC() {
return 2 * PI * m_r;
}
};
int main() {
//通过一个圆类 创建一个具体的圆(对象）
//实例化 (通过一个类 创建一个对象的过程)
Circle c1;
//给圆对象的属性进行赋值操作
c1.m_r = 10;
cout << "周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//62.8
system("pause");
return 0;
}

思考题：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

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//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

//设计学生类
class Student {
public://公共权限
//类中的属性和行为 我们统一称为成员
//属性 成员属性 成员变量
//行为 成员函数 成员方法

//属性
string m_Name;
int m_Id;
//行为
//显示姓名和学号
void showStudent( ){
cout << "姓名：" << m_Name << "学号：" << m_Id << endl;
}
//给姓名赋值
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
//给学号赋值
void setId(int id) {
m_Id = id;
}
};
int main() {
//创建一个具体的学生 实例化对象
Student s1;
//给s1对象进行属性赋值操作
//s1.m_Name = "张三";
s1.setName("张三");
//s1.m_Id = 1;
s1.setId(1);
//显示学生的信息
s1.showStudent();

Student s2;
s2.m_Name = "李四";
s2.m_Id = 2;
s2.showStudent();
system("pause");
return 0;
}

访问权限有3种：

• public 公共权限
• protected 保护权限
• private 私有权限

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//三种访问权限
//公共权限 public 成员类内可以访问 类外也可以访问
//保护权限 protected 成员类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中保护的内容
//私有权限 private 成员类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容

class Person {
//公共权限
public:
string m_Name;
//保护权限
protected:
string m_Car;
private:
int m_Password;//银行卡密码
public://如果改成private，main函数中不可以调用func();
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
cout << "姓名：" << m_Name << "车：" << m_Car <<"密码："<<m_Password<<endl;
}
};
int main() {
//实例化具体对象
Person p1;
p1.m_Name="李四";
//p1.m_Car = "电动车";//保护权限的内容，在类外访问不到
//p1.m_Password = 66666;//私有权限的内容，类外访问不到
p1.func();
cout << "姓名：" << p1.m_Name << endl;
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.1.2 struct和class区别

在C++中struct和class唯一的区别就是默认的访问权限不同

• struct默认权限为公共
• class默认权限为私有

1.1.3 成员属性设置为私有

优点：

• 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限
• 对于写权限，我们可以检测数据的有效性

//#define //_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限

//2、对于写可以检测数据有效性

//人类
class Person {
public:
//设置姓名
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
//获取姓名
string getName() {
return m_Name;
}

//设置年龄
void setAge(int age) {
//写的程序中验证数据的有效性
if (age < 0 || age>150) {
cout << "年龄"<<age<<"输入有误，赋值失败" << endl;
m_Age = 18;//默认值，初始化年龄
return;
}
m_Age = age;
}
//获取年龄
int getAge() {
return m_Age;
}
//设置偶像
void setIdol(string idol) {
m_Idol = idol;
}
private:
string m_Name;//姓名 可读可写

int m_Age ;//年龄 只读 也可以写(年龄必须在0~150之间)

string m_Idol;//偶像 只写
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
//获取姓名
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;

//年龄设置
p.setAge(200);//没有setAge()这个函数
//p.m_Age = 20;私有无法更改年龄
//获取年龄
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;

//偶像设置
p.setIdol("杨幂");
//cout << "偶像是：" << p.getIdol() << endl;//只写状态,外界访问不到，没有getIdol()这个函数
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

思考题1

分析：

#include<iostream>
using namespace std;

//立方体设计案例
//1、创建一个立方体的类

//2、设计属性

//3、设计行为：获取立方体面积和体积

//4、分别利用全局函数和成员函数 判断两个立方体是否相等

class Cube {
public://接口，设计行为

//设置长
void setL(int l) {
m_L = l;

}
//获取长
int getL() {
return m_L;
}
//设置宽
void setW(int w) {
m_W = w;

}

//获取宽
int getW() {
return m_W;
}
//设置高
void setH(int h) {
m_H = h;

}
//获取高
int getH() {
return m_H;
}
//获取立方体的面积

int calculateS() {
return 2 * m_L * m_W + 2 * m_L * m_H + 2 * m_W * m_H;
}
//获取立方体的体积
int calculateV() {
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool isSameByClass(Cube &c) {
if (m_L == c.getL() && m_W == c.getW() && m_H== c.getH()) {
return true;
}
return false;
}
private:
int m_L;
int m_W;
int m_H;
};
//利用全局函数来判断两个立方体是否相等
bool issame(Cube& c1, Cube& c2) {
if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH()) {
return true;
}
return false;
}

int main() {
//创建一个立方体的对象，实例化
Cube c1;
c1.setL(10);
c1.setW(10);
c1.setH(10);
cout << "c1的面积为：" << c1.calculateS() << endl;//600
cout << "c1的体积为：" << c1.calculateV() << endl;//1000

//创建第二个立方体
Cube c2;
c2.setL(10);
c2.setW(10);
c2.setH(18);

//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret=issame(c1, c2);
if (ret) {
cout << "c1和c2是相等的" << endl;
}
else {
cout << "c1和c2是不相等的" << endl;
}

//利用成员函数判断两个立方体是否相等
ret = c1.isSameByClass(c2);
if (ret) {
cout << "成员函数判断：c1和c2是相等的" << endl;
}
else {
cout << "成员函数判断：c1和c2是不相等的" << endl;
}

system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

思考题2

分析：

#include<iostream>
using namespace std;

//点类
class Point {
public :
//设置x
void setX(int x) {
m_X = x;
}
//获取x
int getX() {
return m_X;
}
//设置y
void setY(int y) {
m_Y = y;
}
//获取y
int getY() {
return m_Y;
}
private:
int m_X;
int m_Y;
};

//点和圆关系案例
//圆类
class Circle {
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;
}
private:
int m_R;//半径

//在类中可以让另一个类作为本来类的成员
Point m_Center;//圆心
};

//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c,Point &p) {
//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 << "点在圆上" << endl;
}
else if (distance > rDistance) {
cout << "点在圆外" << endl;
}
else {
cout << "点在圆内" << endl;
}
}
int main() {
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);

//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(9);

//判断关系
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
}

输出的结果为：

分文件的编写：

//point.h
#pragma once//防止头文件重复包含
#include<iostream>
using namespace std;
//点类 头文件只要声明不要实现
class Point {
public:
//设置x
void setX(int x);
//获取x
int getX();
//设置y
void setY(int y);
//获取y
int getY();
private:
int m_X;
int m_Y;
};

//point.cpp
#include"point.h"
//点类 只要函数的实现

//设置x
void Point::setX(int x) {//加上作用域告诉我们是成员函数
m_X = x;
}
//获取x
int Point::getX() {
return m_X;
}
//设置y
void Point::setY(int y) {
m_Y = y;
}
//获取y
int Point::getY() {
return m_Y;
}

//circle.h
#pragma once;
#include<iostream>
using namespace std;
#include"point.h"
//圆类
class Circle {
public:
//设置半径
void setR(int r);
//获取半径
int getR();
//设置圆心
void setCenter(Point center);
//获取圆心
Point getCenter();
private:
int m_R;//半径
Point m_Center;//圆心
};

//circle.cpp
#include"circle.h"
//圆类

//设置半径
void Circle::setR(int r) {
m_R = r;
}
//获取半径
int Circle::getR() {
return m_R;
}
//设置圆心
void Circle::setCenter(Point center) {
m_Center = center;
}
//获取圆心
Point Circle::getCenter() {
return m_Center;
}

//主文件
#include<iostream>
using namespace std;
#include"circle.h"
#include"point.h"

//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c,Point &p) {
//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 << "点在圆上" << endl;
}
else if (distance > rDistance) {
cout << "点在圆外" << endl;
}
else {
cout << "点在圆内" << endl;
}
}
int main() {
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);

//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(9);

//判断关系
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.2 对象的初始化和清理

1.2.1 构造函数和析构函数

• 构造函数：用于初始化，主要作用于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用
• 析构函数：用于清理，主要作用于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作
• 如果我们不提供构造和析构，编译器会提供，编译器提供的构造函数和析构函数是空实现

构造函数语法：类名(){}

析构函数语法：~类名(){}

#include<iostream>
using namespace std;

//对象的初始化和清理

//1、构造函数 进行初始化操作
class Person {
public:
//1、构造函数
//没有返回值 不用写void
//函数名 与类名相同
//构造函数可以有参数,可以发生重载
//创建对象时，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person构造函数的调用" << endl;
}
//2、析构函数 进行清理的操作
//没有返回值，不写void
//函数名和类名相同，在名称前加~
//析构函数不可以有参数，不可以发生重载
//对象在销毁前，会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}

};

//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构
void test01() {
Person p;//在栈上的数据，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
//test01();
Person p;

system("pause");
return 0;
//总结：
//test01()的p是局部变量，当test01()结束时，对象会立刻销毁，所以构造函数和析构函数都会在test01()执行过程中完成输出
//main()的p是main()的局部变量，system("pause")会让程序暂停，此时对象还未销毁，所以只输出构造函数，当按下任意键，程序运行完成后对象销毁，此时输出析构函数
}

输出结果为：

知识点回顾：

• 全局变量是定义在所有函数、类之外的变量。存放在全局区
• 局部变量是定义在函数内部、代码块内部的变量。存放在栈区

1.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按参数分为：有参构造和无参构造
• 按类型分为：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

• 括号法
• 显示法
• 隐式转换法

#include<iostream>
using namespace std;

//构造函数的分类及调用
//分类
//按照参数分类 无参构造(默认构造)和有参构造
//按照类型分类 普通构造 拷贝构造
class Person {
public:
//构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用" << endl;
}
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person &p) {
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
age = p.age;
}

~Person() {
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
int age;
};
//调用
void test01() {
//1、括号法
//Person p1;//默认构造函数调用
//Person p2(10);//有参构造函数
//Person p3(p2);//拷贝构造函数

//注意事项：
//调用默认构造函数时，不要加()
//因为下面这行代码，编译器会认为这是一个函数的声明，不会认为在创建对象
//Person p1();//不创建对象

//cout << "p2的年龄为："<<p2.age << endl;//10
//cout << "p3的年龄为："<<p3.age << endl;//10

//2、显示法
Person p1;//默认构造
Person p2 = Person(10);//有参构造
Person p3 = Person(p2);//拷贝构造

Person(10);//匿名对象 特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象
cout << "aaa" << endl;//还没执行到aaa，前面的已经被回收掉了会调用析构函数

//注意事项2：
// 不要利用拷贝构造函数，初始化匿名对象 编译器会认为Person (p3)==Person p3;
//相当于实例化了一个对象，对象声明，无参构造，名称重复重定义
//Person(p3);
//3、隐式转换法
Person p4 = 10;//相当于Person p4=Person(10);有参构造
Person p5 = p4;//拷贝构造
}

int main() {
test01();

system("pause");
return 0;
}

1.2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况：

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
• 值传递的方式给函数参数传值
• 以值方式返回局部对象

#include<iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
Person() {
cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age) {
cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
m_Age=age;
}
Person(const Person &p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
m_Age = p.m_Age;
}
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
int m_Age;
};
//拷贝构造函数调用时机

//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person p1(20);//有参构造
Person p2(p1);//拷贝构造

cout << "p2的年龄：" << p2.m_Age << endl;
}
//2、值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p) {
cout << "p="<<p.m_Age << endl;//读取这个值
p.m_Age = 88;//值传递只能修改副本，修改不了原来的值
}
void test02() {
Person p;//默认构造
p.m_Age = 20;
doWork(p);
//test02调用doWork
//流程：先在内存里新建一个Person对象p,然后给对象赋值，
// 把赋好值的对象复制一份传进doWork里，然后再由doWork去打印计算
}

//3、值方式返回局部对象
Person doWork2() {
Person p1;//局部对象
cout << (int*)&p1 << endl;//打印p1的地址
return p1;
}
void test03() {
Person p = doWork2();//用Person p接收doWork2的数据
cout << (int*)&p << endl;
//流程：最先执行doWork2内部，创建局部对象p1,拷贝副本，销毁原来的p1，
// 副本进入test03传进数据初始化p，等test03执行完销毁副本
}
int main() {
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，C++编译器至少给一个类添加3个函数

• 默认构造函数(无参，函数体为空)
• 默认析构函数(无参，函数体为空)
• 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则

• 如果用户定义有参构造函数，C++不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造
• 如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数

#include<iostream>
using namespace std;

//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数
//默认构造(空实现)
//析构函数(空实现)
//拷贝构造(值拷贝)

//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造
//
class Person {
public:
//Person(){
//cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
//}
Person(int age) {
cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
m_Age = age;
}
//Person(const Person&p) {
//cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
//m_Age = p.m_Age;
//}//就算没有这段拷贝构造函数仍然能实现p2=18，
// 因为编译器默认提供了一个拷贝构造函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
int m_Age;
};
//void test01() {
//Person p;
//p.m_Age = 18;
//Person p2(p);
//cout << "p2的年龄：" <<p2.m_Age<< endl;
//}
void test04() {
Person p(88);
Person p2(p);
cout << "p2的年龄：" << p2.m_Age << endl;
}
int main() {
//test01();
test04();

system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.2.5 深拷贝与浅拷贝

• 深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
• 浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

#include<iostream>
using namespace std;

//深拷贝与浅拷贝

class Person {
public:
Person() {
cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;

}
Person(int age, int height) {
m_Age = age;
m_Height = new int(height);//把数据创建在堆区
cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
}
//自己实现拷贝构造函数 解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数的调用" << endl;
m_Age = p.m_Age;
//m_Height = p.m_Height;编译器默认实现就是这行代码
//深拷贝操作
m_Height = new int(*p.m_Height);
}
~Person() {
//析构代码，将堆区开辟的数据做释放操作

cout << "Person的析构函数调用" << endl;
if (m_Height != NULL) {
delete m_Height;
m_Height = NULL;

}
}
int m_Age;
int* m_Height;//身高
};
void test01() {
Person p1(18, 180);
cout << "p1的年龄为：" << p1.m_Age << "身高为：" << *p1.m_Height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << "身高为：" << *p2.m_Height << endl;

}
int main() {
test01();

system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

知识点回顾：

• 栈区存放函数的参数值、局部变量，堆区存放new/malloc出来的对象、数组
• Person p(10)，意思是创建一个栈上的Person对象p，并把10传给它的构造函数
• 成员变量=类里面的属性、数据，成员函数=类里面的方法、功能、计算等

1.2.6 初始化列表

作用：

C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造函数():属性1(值1),属性2(值2)…{}

#include <iostream>
using namespace std;

//初始化列表
class Person {
public:
//传统的初始化操作
//构造函数
//Person(int a,int b,int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表初始化属性
Person(int a,int b,int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {

}
int m_A;
int m_B;
int m_C;

};

void test01() {
// Person p(10, 20, 30);
Person p(30,20,10);
cout << "m_A=" << p.m_A << endl;
cout << "m_B=" << p.m_B << endl;
cout << "m_C=" << p.m_C << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.2.7 类对象作为类成员

C++中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为对象成员

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类对象作为类成员
//手机类
class Phone {
public:
Phone(string PName) {
cout << "Phone的构造函数调用" << endl;
m_PName = PName;
}
~Phone() {
cout << "Phone的析构函数调用" << endl;
}
//手机的品牌名称
string m_PName;
};
//人类
class Person {
public:
//Phone m_Phone=pName 隐式转换法
Person(string name,string pName):m_Name(name),m_Phone(pName ){
cout << "Person的构造函数调用" << endl;

}
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
//姓名
string m_Name;
//手机
Phone m_Phone;
};
//结论：当其他类对象作为本类成员，构造时先构造类对象，再构造自身
//析构的顺序与构造相反
void test01() {
Person p("张三", "苹果手机");
cout << p.m_Name << "拿着：" << p.m_Phone.m_PName<< endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}

输出结果为：

1.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

• 所有对象共享一份数据
• 在编译阶段分配内存(全局区，程序运行前分配)
• 类内声明，类外初始化

• 所有对象共享一个函数

• 静态成员函数只能访问静态成员变量

示例1：静态成员变量

#include <iostream>
using namespace std;

//静态成员变量
class Person {
public:
//1、所有对象共享同一份数据
//2、编译阶段就分配内存
//3、类内声明，类外初始化操作
static int m_A;
//静态成员变量也是有访问权限的
private:
static int m_B;
};
int Person::m_A = 100;
int Person::m_B = 888;
void test01() {
Person p;
cout << p.m_A << endl;//100
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << p.m_A << endl;//200
}
void test02() {
//静态成员变量 不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式

//1、通过对象进行访问
Person p;
//cout << p.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << Person::m_A << endl;//100
//cout << Person::m_B << endl;类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
//test01();
test02();

system("pause");
return 0;
}

示例2：静态成员函数

#include <iostream>
using namespace std;

//静态成员函数
//所有对象共享同一个函数
//静态成员函数只能访问静态成员变量

class Person {
public:
//静态成员函数
static void func() {
m_A = 888;//静态成员函数可以访问静态变量
//m_B = 555;//静态成员函数不可以访问非静态成员变量，无法区分到底是哪个对象的m_B属性
cout << "static void func的调用" << endl;
}
static int m_A;//静态成员变量
int m_B;//非静态成员变量
//静态成员函数也是有访问权限的
private:
static void func2() {

cout << "static void func2的调用" << endl;
}
};
int Person::m_A = 666;
//有两种访问方式
void test01() {
//1、通过对象进行访问
Person p;
p.func();

//2、通过类名访问
Person::func();
// Person::func2();类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}