编程语言分类

编程语言分为两类：面向对象与面向过程。常见的面向对象语言有C++、Java、Python等，常见的面向过程语言有C、Fortran等。

---

一、类

1. 类的概念

类是对数据的一种抽象，是用户自定义的数据类型，并且类中还拥有方法，即成员函数。在类中的内容可以分为三类：

1. public：表示公有，类的数据成员和函数可以被该类和派生类（知识点四）访问。
2. private：表示私有，自己的类可以访问，但派生类不可访问。
3. protected：表示保护，自己的类和派生类可以访问。

2. 类的声明方法


3. People类

3.1 代码

3.2 构造函数和析构函数

由于对象一定会在内存中占有一段空间，所以一定会有其生命周期，即有申请内存空间和释放内存空间的步骤。

• 构造函数：是指当对象申请内存空间之后自动调用的函数。在产生实例时自动运行的函数。构造函数只能在类中声明，且没有返回值。构造函数的函数名必须与类名一致。
• 析构函数：是指当对象的空间即将被销毁前自动调用的函数。析构函数的声明需要在类中声明，且没有返回值与参数列表。析构函数的函数名必须为~+类名。

3.3 类的定义

类的定义主要是对类中的成员函数进行定义。当成员函数在类外进行定义时，要在函数名前加上类名::以表示是成员函数，对于不同的类，可以有同名的成员函数。

3.3.1 this指针

在类成员函数中可以自由访问该类的其他成员和成员函数，可以通过this指针来访问自己的地址，得到所需要的数据。

• 使用格式：

3.3.2 定义类成员函数的语法

3.3.3 People类成员函数定义实例

二、对象和对象的使用

1. 对象的概念

在C++中，对象一般指类在内存中装载的实例，有相关的成员变量和成员函数。类是抽象的概念，而对象是通过类实现的具体实例。

2. 创建与使用对象

在构建好类后，即可创建对象。即声明类变量。

2.1 创建对象格式

创建对象时需参考构造函数的格式。

这样便定义了一个20岁男性名字为Tom的People类变量p。

2.2 对象的使用

在创建好对象后，我们还可以使用对象的成员函数，使用方法如下：

这个语句调用了p对象的show成员，最后会自动调用析构函数销毁对象。

所创建的每个新对象都有自己的存储空间，用于存储其内部变量和类成员；但同一个类的所有对象共享同一组类方法，即每个对象只有一个副本。

---

三、友元

C++控制对类对象私有（private）部分的访问，一般情况下，通过公有（public）类方法提供唯一的访问途径，但有时候这种限制过于严格，以致于不适合特定的编程问题。在这种情况下，C++提供了另外一种形式的访问权限：友元。友元有三种：

1. 友元函数
2. 友元类
3. 友元成员函数

3.1 友元函数

友元函数可以直接访问类的私有成员。它定义在类外，不属于任何类，但在使用时，需要在类的定义中加以声明。声明时只需在前额外加上关键字friend。

3.1.1 不加friend关键字代码示例

可以看到，程序会发生报错，因为无法访问People类中的私有成员age。

3.1.2 加上friend关键字代码示例

可以看到，在类中声明了友元函数后，函数即可访问对象的私有成员。

3.2 友元类

当友元函数非常多时，使用起来可能就比较麻烦，于是，友元类出现了。友元类即其中所有成员函数都是另一个类的友元函数。定义友元类的语句格式如下：

3.3 友元成员函数

友元类相对来讲的权限有些过大，所以比较中和的友元成员函数出现了，即让一个类中的某个或某些成员函数成为另一个类的友元函数。

四、类继承

面向对象编程的主要目的之一就是提供可重用的代码。C++提供了比修改代码更好的方法来扩展和修改类，这种方法叫类继承，类继承能从已有的类派生出新的类，而派生类继承了原有类（称为基类）的特征，包括方法。通过继承可以实现：

1. 可以在已有类的基础上添加功能。
2. 可以给类添加数据。
3. 可以修改类方法的行为。

派生类需要自己的构造函数，可以根据需要添加额外的数据成员和成员函数。

4.1 继承自People类的Student类

对于性别、年龄、名字，在People类中已存在，所以在继承后，People类的代码中无需再出现此部分，同时，Student类可定义属于自己的构造函数： ...

4.2 Student类对象的使用

可以看到直接调用了People类的析构函数，所以，使用继承可以使我们的对象功能变得更为强大多元化。

五、运算符重载

C++中的运算符正常情况下只能使用于基本数据类型，不能使用于我们自定义的对象。运算符重载则是可以为运算符赋予新的功能，使之可以应用于对象的运算。

运算符重载的实质是编写以运算符作为名称的函数。不妨把这样的函数称为运算符函数。运算符函数的格式如下：

包含被重载的运算符的表达式会被编译成对运算符函数的调用，运算符的操作数成为函数调用时的实参，运算的结果就是函数的返回值。运算符可以被多次重载。

代码示例

六、习题

1. CSP-J2022第一轮 以下哪种功能没有涉及C++语言的面向对象特性支持：

{{ select(1) }}

• C++中调用printf函数
• C++中调用用户定义的类成员函数
• C++中构造一个class或struct
• C++中构造来源于同一个基类的多个派生类

2. CSP-J2021第一轮 以下不属于面向对象程序设计语言的是：

{{ select(2) }}

• C++
• Python
• Java
• C

3. 模拟题 下列关于类和对象说法错误的是：

{{ select(3) }}

• 一个类只能有一个对象
• 对象是类的具体实例
• 类是对某一类对象的抽象
• 类和对象的关系是一种数据类型和变量的关系

4. 模拟题 面向对象程序设计思想的主要特征不包括：

{{ select(4) }}

• 封装性
• 多态性
• 继承性
• 功能分解，逐步求精

5. 模拟题 下列有关C++类的说法中，不正确的是：

{{ select(5) }}

• 类是一种用户自定义的数据类型
• 只有类中的成员函数或类的友元函数才能存取类中的私有成员
• 在类中，如果不做特别说明，所有成员的访问权限均为私有的
• 在类中，如果不做特别说明，所有成员的访问权限均为公用的

6. 模拟题 下面说法中，正确的是：

{{ select(6) }}

• 一个类只能定义一个构造函数，但可以定义多个析构函数
• 一个类只能定义一个析构函数，但可以定义多个构造函数
• 构造函数与析构函数同名，只要名字前加了一个求反符号（~）
• 构造函数可以指定返回类型，而析构函数不能指定任何返回类型，即使是void类型也不可以