..C++C++核心编程
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十一.封装

11 封装

C++ 面向对象的三大特性为：封装、继承、多态。本章先讲封装。

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

11.1 封装的意义

11.1.1 属性和行为作为一个整体

在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物。

语法：

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class 类名 { 访问权限: 属性 / 行为 };

示例 1：设计一个圆类，求圆的周长

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#include <iostream>
using namespace std;

const double PI = 3.14;

//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体,用来表现生活中的事物

//封装一个圆类,求圆的周长
//class代表设计一个类,后面跟着的是类名
class Circle
{
public: //访问权限:公共的权限

	//属性
	int m_r; //半径

	//行为
	double calculateZC() //获取圆的周长
	{
		return 2 * PI * m_r;
	}
};

int main() {

	//通过圆类,创建圆的对象
	//c1就是一个具体的圆
	Circle c1;
	c1.m_r = 10; //给圆对象的半径进行赋值

	cout << "圆的周长为: " << c1.calculateZC() << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

示例 2：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

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

//学生类
class Student
{
public:

	//属性
	string m_Name;
	int m_Id;

	//行为
	void showStudent()
	{
		cout << "姓名: " << m_Name << " 学号: " << m_Id << endl;
	}

	void setName(string name)
	{
		m_Name = name;
	}
};

int main() {

	//创建(实例化)一个具体的学生
	Student s1;
	s1.setName("张三");
	s1.m_Id = 1;
	s1.showStudent();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类中的属性和行为，我们统一称为成员。成员属性为成员变量，成员函数为成员行为。

11.1.2 访问权限

类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制。

访问权限有三种：

  • public 公共权限：成员 类内可以访问，类外可以访问
  • protected 保护权限：成员 类内可以访问，类外不可以访问，子类可以访问
  • private 私有权限：成员 类内可以访问，类外不可以访问，子类不可以访问

示例：

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

class Person
{
public:

	//公共权限
	string m_Name;

protected:

	//保护权限
	string m_Car;

private:

	//私有权限
	int m_Password;

public:

	void func()
	{
		//类内都可以访问
		m_Name = "张三";
		m_Car = "拖拉机";
		m_Password = 123456;
	}
};

int main() {

	Person p;

	//类外只能访问public权限
	p.m_Name = "李四";
	//p.m_Car = "奔驰";  //保护权限内容,类外访问不到
	//p.m_Password = 123; //私有权限内容,类外访问不到

	system("pause");

	return 0;
}

11.2 struct 和 class 的区别

在 C++ 中 struct 和 class 的区别在于：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

示例：

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#include <iostream>
using namespace std;

class C1
{
	int m_A; //默认权限是 private
};

struct C2
{
	int m_B; //默认权限是 public
};

int main() {

	//C1 c1;
	//c1.m_A = 100; //错误,class默认权限是private

	C2 c2;
	c2.m_B = 100; //正确,struct默认权限是public

	system("pause");

	return 0;
}

11.3 成员属性设置为私有

优点 1：将所有成员属性设置为私有，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：

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

class Person
{
public:

	//姓名设置可读可写
	void setName(string name)
	{
		m_Name = name;
	}

	string getName()
	{
		return m_Name;
	}

	//获取年龄
	int getAge()
	{
		return m_Age;
	}

	//设置年龄
	void setAge(int age)
	{
		if (age < 0 || age > 150)
		{
			cout << "你这个老妖精!" << endl;
			return;
		}
		m_Age = age;
	}

	//情人设置为只写
	void setLover(string lover)
	{
		m_Lover = lover;
	}

private:

	string m_Name; //可读可写 姓名

	int m_Age;     //只读 年龄

	string m_Lover; //只写 情人
};

int main() {

	Person p;
	//姓名设置
	p.setName("张三");
	cout << "姓名: " << p.getName() << endl;

	//年龄设置
	p.setAge(50);
	cout << "年龄: " << p.getAge() << endl;

	//情人设置
	p.setLover("苍井");
	//cout << "情人: " << p.m_Lover << endl; //只写属性,不可以读取

	system("pause");

	return 0;
}

11.4 封装案例一：立方体类

案例描述：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。

  • 成员属性：长、宽、高
  • 成员函数：获取面积、获取体积

示例：

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#include <iostream>
using namespace std;

class Cube
{
public:

	//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;
	}

	//获取立方体面积
	int calculateS()
	{
		return 2 * m_L * m_W + 2 * m_W * m_H + 2 * m_L * m_H;
	}

	//获取立方体体积
	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; //长
	int m_W; //宽
	int m_H; //高
};

//利用全局函数判断,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() {

	//创建立方体对象
	Cube c1;
	c1.setL(10);
	c1.setW(10);
	c1.setH(10);

	cout << "c1的面积为: " << c1.calculateS() << endl;
	cout << "c1的体积为: " << c1.calculateV() << endl;

	//创建第二个立方体
	Cube c2;
	c2.setL(10);
	c2.setW(10);
	c2.setH(11);

	//利用全局函数判断
	bool ret = isSame(c1, c2);
	if (ret)
	{
		cout << "全局函数判断:c1和c2是相等的" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "全局函数判断:c1和c2是不相等的" << endl;
	}

	//利用成员函数判断
	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;
}

11.5 封装案例二：点和圆关系

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

已知一个圆和一个点，判断点与圆的位置关系：圆内、圆外、圆上。

圆的参数：圆心坐标(x，y)和半径；点参数：坐标(x，y)。

示例：

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#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;
};

//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
	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(10);

	//判断关系
	isInCircle(c, p);

	system("pause");

	return 0;
}

总结：封装就是属性和行为写在一起，并用访问权限控制对外的读写；保持成员属性私有，对外只暴露安全的成员函数，是良好类设计的基础。