第8天：面向對象編程入門 - 類與對象

一、📚 今日學習目標

1. 🎯 掌握類與對象的定義與使用
2. 🔧 理解封裝、繼承、多態三大特性
3. 💡 完成銀行賬戶管理系統實戰
4. 🛠? 學會構造函數與析構函數的編寫

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二、?? 核心知識點詳解

1. 類的定義與對象創建

類的基本結構

class BankAccount {
private:string accountNumber;double balance;public:// 構造函數BankAccount(string accNo, double initialBalance) : accountNumber(accNo), balance(initialBalance) {}// 成員函數void deposit(double amount) {balance += amount;}bool withdraw(double amount) {if (balance >= amount) {balance -= amount;return true;}return false;}double getBalance() const {return balance;}
};// 創建對象
BankAccount myAccount("123456", 1000.0);

2. 封裝與訪問控制

成員訪問修飾符

class Person {
public:    // 公有成員string name;
protected:  // 受保護成員int age;
private:   // 私有成員string idCard;
};

3. 繼承與多態

繼承語法

class SavingsAccount : public BankAccount {
private:double interestRate;public:SavingsAccount(string accNo, double initialBalance, double rate): BankAccount(accNo, initialBalance), interestRate(rate) {}void addInterest() {balance += balance * interestRate / 100;}
};

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三、🔧 代碼實戰：銀行賬戶管理系統

1. 功能需求

• 創建不同類型的賬戶（儲蓄/支票）
• 存款/取款操作
• 計算利息（僅儲蓄賬戶）

2. 實現步驟

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;class Account {
protected:string accountNumber;double balance;
public:Account(string accNo, double amt) : accountNumber(accNo), balance(amt) {}virtual void display() const = 0; // 純虛函數
};class SavingsAccount : public Account {
private:double interestRate;
public:SavingsAccount(string accNo, double amt, double rate): Account(accNo, amt), interestRate(rate) {}void deposit(double amt) {balance += amt;}void withdraw(double amt) {if (balance >= amt) {balance -= amt;}}void addInterest() {balance += balance * interestRate / 100;}void display() const override {cout << "儲蓄賬戶(" << accountNumber << ")：余額$" << balance << endl;}
};class CheckingAccount : public Account {
public:CheckingAccount(string accNo, double amt): Account(accNo, amt) {}void deposit(double amt) {balance += amt;}bool withdraw(double amt) {if (balance >= amt) {balance -= amt;return true;}return false;}void display() const override {cout << "支票賬戶(" << accountNumber << ")：余額$" << balance << endl;}
};int main() {vector<Account*> accounts;// 創建賬戶accounts.push_back(new SavingsAccount("SA123", 5000, 2.5));accounts.push_back(new CheckingAccount("CA456", 2000));// 存款操作accounts[0]->deposit(1000);accounts[1]->deposit(500);// 取款操作accounts[0]->withdraw(200);accounts[1]->withdraw(1500); // 余額不足// 顯示所有賬戶cout << "\n📊 賬戶信息：" << endl;for (const auto& acc : accounts) {acc->display();}// 清理內存for (auto acc : accounts) {delete acc;}return 0;
}

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四、🛠? 進階技巧

1. 構造函數初始化列表

class Point {
public:Point(double x, double y) : x(x), y(y) {} // 直接初始化成員變量
private:double x, y;
};

2. 多態實現原理

// 純虛函數聲明
virtual void draw() = 0;// 重寫（override）關鍵字（C++11）
void draw() override;

3. 抽象類與接口

class Shape { // 抽象類
public:virtual void draw() = 0; // 純虛函數
};class Circle : public Shape {
public:void draw() override { /* 繪制圓 */ }
};

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五、? 常見問題解答

Q：類和結構體有什么本質區別?
→ 默認訪問權限不同（類private/結構體public），設計意圖不同（類強調封裝/結構體側重數據組織）

Q：什么是虛函數？?
→ 用于實現多態機制的成員函數，通過virtual關鍵字聲明

Q：構造函數可以調用虛函數嗎？?
→ 不建議，此時虛函數調用的是基類的實現而非派生類

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六、📝 今日總結

? 成功掌握：

• 🔑 類的定義與對象創建方法
• 🔒 封裝實現數據隱藏
• 🌟 繼承與多態的基本應用
• 💡 構造函數/析構函數的編寫規范

? 明日預告：

• 模板編程基礎（泛型編程）

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七、📝 課后挑戰任務

1.🌟 完善銀行系統：

• 添加賬戶類型判斷功能
• 實現按賬戶類型統計總金額

2. 🔍 抽象類應用：

// 完成圖形面積計算程序
class Shape {
public:virtual double area() = 0;
};class Circle : public Shape {
private:double radius;
public:Circle(double r) : radius(r) {}double area() override { return 3.14 * radius * radius; }
};class Rectangle : public Shape {
private:double width, height;
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}double area() override { return width * height; }
};int main() {Shape* shapes[2];shapes[0] = new Circle(5);shapes[1] = new Rectangle(4, 6);cout << "總面積：" << shapes[0]->area() + shapes[1]->area() << endl;// 釋放內存delete[] shapes;return 0;
}

3.📝 技術總結：

• 列舉面向對象編程的5個典型應用場景

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🔍 上一天課后挑戰任務答案

任務1：圖書館管理系統擴展（知識點拆解）

📚 核心知識點

1. ?結構體擴展?

   • 在原有LibraryBook結構體中添加borrowerName和isBorrowed字段
   • 示例代碼：

     struct LibraryBook {string isbn;string title;string author;double price;string borrowerName;bool isBorrowed;
     };
     

2. ?動態數據管理?

   • 使用vector<LibraryBook>存儲圖書信息
   • 添加借閱邏輯：

     // 借閱操作
     void borrowBook(vector<LibraryBook>& books, const string& isbn, const string& name) {for (auto& book : books) {if (book.isbn == isbn && !book.isBorrowed) {book.borrowerName = name;book.isBorrowed = true;cout << "📖《" << book.title << "》已借出！" << endl;return;}}cout << "📝 該書不可借閱或已被借出！" << endl;
     }
     

3. ?范圍查詢實現?

   • 按價格區間篩選圖書：

     vector<LibraryBook> filterByPrice(const vector<LibraryBook>& books, double minPrice, double maxPrice) {vector<LibraryBook> result;for (const auto& book : books) {if (book.price >= minPrice && book.price <= maxPrice) {result.push_back(book);}}return result;
     }
     

🛠? 實現技巧

• ?數據持久化：使用文件流保存借閱記錄（fstream）
• ?界面優化：添加菜單循環和輸入驗證
• ?異常處理：處理無效ISBN輸入（cin.fail()）

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任務2：時間格式轉換程序（深入解析）

🔍 關鍵知識點

1. ?聯合體（Union）的特性?

   • 所有成員共享同一塊內存地址
   • 示例內存布局：

     totalSeconds (int) | hours (int) | minutes (int) | seconds (int)
     -----------------------------------------------
     0x0000           | 0x0004       | 0x0008        | 0x000C
     

2. ?類型轉換方法?

   • 通過成員訪問符切換不同視圖：

     Time t;
     t.totalSeconds = 3661; // 初始化為總秒數
     cout << "小時：" << t.hours << endl; // 自動轉換顯示
     

3. ?取模運算原理?

   • 計算時分秒的數學公式：

     hours = totalSeconds / 3600
     remaining = totalSeconds % 3600
     minutes = remaining / 60
     seconds = remaining % 60
     

🎯 進階應用

• ?時區轉換：添加時區偏移量參數
• ?閏年判斷：擴展日期計算功能
• ?時間格式化：輸出ISO 8601標準格式（YYYY-MM-DD HH:MM:SS）

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任務3：技術總結表（知識點擴展）

應用場景	結構體設計要點	實際開發建議
學生信息管理	包含學號/姓名/成績/年級	使用std::vector存儲動態數據
幾何圖形計算	包含坐標/面積/周長	重載運算符（如+表示向量相加）
文件元數據存儲	包含創建時間/修改時間/大小	使用struct代替class提升效率
通信協議解析	包含版本號/數據長度/校驗和	添加序列化（serialization）功能

📊 內存對比示意圖

// 結構體內存布局示例
struct Student {int id;         // 4 byteschar name[20];  // 20 bytesfloat score;    // 4 bytes
};// 聯合體內存布局示例
union Data {int integer;    // 4 bytesdouble floating; // 8 byteschar character; // 1 byte
};