07 类⚓︎

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C++ 相比 C 的一大特征便是面向对象编程（object-oriented programming, OOP），而类（classes）便是 OOP 的一大表现形式。类是一种自定义的类型，允许用户通过成员变量和成员函数封装数据和功能。前面讲到的容器本质上是定义在 STL 的类。

结构体和类的区别：

classes containing a sequence of objects of various typs, a set of functions for manipulating these objects, and a set of restriction on the access of these objects and function;

structrues which are classes without access restriction;
-- Bjarne Stroustrup

也就是说，结构体的所有字段都是公共的（public），任何人都可以改变它们的值，这样就会发生意想不到的不良行为。而类具备公共（public）和私有（private）两块区域，任何用户均可以使用公共区域内的东西，但访问私有区域的东西时会受限。

class className
{
    private:
    // ...

    public:
    // ...
};

在创建类的时候，我们往往将整个类放在头文件（.h）和源文件（.cpp）内。

头文件
- 用于定义类的接口（interface）
- 包括：函数原型、变量声明、类定义、类型定义、宏和常量、模板定义
源文件
- 用于定义函数和类的实现（侧重逻辑）
- 包括：函数实现、可执行代码

组成⚓︎

构造函数（constructor）
私有成员函数 / 变量
公共成员函数（为用户提供接口）
析构函数（destructor）

之后就以 Student 类为例介绍类。

Student.h

class Student
{
    private:
        std::string name;
        std::string state;
        int age;

    public: 
        // constructor
        Student(std::string name, std::string state, int age);
        // method
        std::string getName();
        std::string getState();
        int getAge();
};

构造函数⚓︎

构造函数用于初始化新建对象的状态。

Student.cpp

#include "Student.h"
#include <string>

// 构造函数默认参数
Student::Student()
{
    name = "John Appleseed";
    state = "CA";
    age = 18;
}

// 构造函数1
Student::Student(std::string name, std::string state, int age)
{
    this->name = name;
    this->state = state;
    this->age = age;
}

在定义成员函数时，我们需要将类名作为函数的名称空间
使用关键词 this 解决类的成员变量和形参同名带来的歧义问题
如果调用成员函数时某些参数未指定，那么编译器会选择程序员设好的默认参数。

// 构造函数2，类似统一初始化的方法
Student::Student(std::string name, std::string state, int age): name{name}, state{state}, age{age} {}

析构函数⚓︎

Student::~Student()
{
    // free/deallocate any data here
}

如果类里面采用动态分配数据的方式，则析构函数是必需的。当程序运行到某个对象的活动范围之外时会自动调用析构函数。

类型别名⚓︎

类型别名（type aliasing）允许创建某个类型的同义标识符，比如：

Student.h

class Student
{
    private:
        // type aliasing
        using String = std::string;
        String name;
        String state;
        int age;

    public: 
        // constructor
        Student(std::string name, std::string state, int age);
        // method
        String getName();
        String getState();
        int getAge();
};

继承⚓︎

简单来说，继承（inheritance）就是从允许我们在某个类（称为「基类」）的基础上进行扩展，形成新的类（称为「子类」），它具有以下特点：

多态性（polymorphism）：不同的对象需要有相同的接口
扩展性（extensibility）：继承能够通过创建一些具体属性扩展某个类

例子

.h file

// base class
class Shape
{
    public:
        virtual double area() const = 0;
};

// subclass
class Circle : public Shape
{
    public:
        // constructor
        Circle(double radius): _radius(radius) {};
        double area() const
        {
            return 3.14 * _radius * _radius;
        }
    private:
        double _radius;
}

注：Shape 类中用到了虚拟继承，关键词virtual` 表示该（基类）的成员能够被子类覆写

Another .h file

// base class
class Shape
{
    public:
        virtual double area() const = 0;
};

// subclass
class Rectangle : public Shape
{
    public:
        // constructor
        Rectangle(double height, double width): _height(height), _width(width) {};
        double area() const
        {
            return _width * _height;
        }
    private:
        double _width, _height;
}

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