類

在 C++ 中，類是一個關鍵概念，憑借其封裝和繼承的特性，能夠助力程序員之間實現高效的分工協作，共同完成復雜的大型項目。我們先從最簡單的概念入手，再進行更深層次的了解和應用。

1. 類的定義

類是用戶自定義的一種數據類型，它將數據和對數據進行操作的成員函數封裝在一起，用于表示現實世界中的事物或抽象概念。

1.1 類和函數有什么區別呢？

如果將程序比作一個工廠，函數就像是工廠中的各種機器，每臺機器完成特定的任務；而類就像是工廠中的工人，他們不僅攜帶工具（成員變量），還掌握技能（成員函數），可以獨立地完成復雜的任務。
如果是實現一個 獨立的、簡單的功能，且不需要管理狀態，使用函數可能更合適。**如果功能涉及到 數據和行為的結合，并且需要管理狀態，使用類會更合適。**如管理一個對象的狀態，用戶檔案。還比如需要將數據和操作封裝在一起，操作一些圖形，文件。或者說需要較為復雜的繼承，例如游戲角色的分化，從單純的角色分化為主角和各類小怪。

1.2 類和函數的例子

讓我們以一個銀行賬戶的數據管理為例，如果我們只是使用函數的話，那么有以下代碼：

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{string liyang_name = "李陽"; // 李陽的賬戶名稱string liyang_number = "12345678"; // " 賬號long liyang_balance = 1000; // " 賬戶余額string zhouyan_name = "周燕"; // 周燕的賬戶名稱string zhouyan_number = "87654321"; // " 賬號long zhouyan_balance = 200; // " 賬戶余額liyang_balance -= 200; // 李陽取出 200 元zhouyan_balance += 100; // 周燕存入 100 元cout << "■李陽的賬戶:\"" << liyang_name << "\" (" << liyang_number << ") " << liyang_balance << "元\n";cout << "■周燕的賬戶:\"" << zhouyan_name << "\" (" << zhouyan_number << ") " << zhouyan_balance << "元\n";
}

在這里，我們想要用不同的賬戶進行存取，只能在變量名的命名中進行變化，每次都要建立新的變量，管理十分復雜。那么我們試著將賬戶看作一個類，這個類里面有各種成員，每個成員代表了不同的賬戶屬性。當想要建立用戶的賬戶時，就相當于建立了一個實體對象。每進行一次存取，就是存入一個數據，就只需要那么只需要操作這一個實體對象里面的數據即可。

如果我們使用類去存儲數據，就可以使用下面的代碼：

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;class Account {//聲明類的名字和成員
public:// 先不用管，還沒有學到string name;    // 賬戶名稱string number;  // 賬號long balance;   // 賬戶余額
};int main()
{Account liyang;    // 李陽的賬戶Account zhouyan;   // 周燕的賬戶liyang.name = "李陽";       // 李陽的賬戶名稱liyang.number = "12345678"; // 賬號liyang.balance = 1000;      // 賬戶余額zhouyan.name = "周燕";       // 周燕的賬戶名稱zhouyan.number = "87654321"; // 賬號zhouyan.balance = 200;      // 賬戶余額liyang.balance -= 200;      // 李陽取出200元zhouyan.balance += 100;     // 周燕存入100元cout << "■李陽的:賬戶" << liyang.name << " (" << liyang.number<< ") " << liyang.balance << "元\n";cout << "■周燕的賬戶:" << zhouyan.name << " (" << zhouyan.number<< ") " << zhouyan.balance << "元\n";
}

而怎樣理解類和對象的關系呢？就可以概括為類是抽象的，而對象是類的實體。就是月餅模具和月餅本身的關系，而你想選擇的餡料和餅皮材料便是對象的實體數據，不一樣的材料，做出了不一樣的月餅，也便有了不一樣的月餅。

2. 類的成員-變量與函數

1.成員變量與成員函數

類的主體由成員變量和成員函數組成，以上個銀行賬戶管理系統的代碼為例，這里面只有成員變量，并沒有成員函數。那么我們每次存錢或者取錢的時候，要在main函數中手動進行加減余額，這相當于多了一次理解的規則，每次存入100元錢相當于要使用這個命令balance += 100，那么如果將這個命令直接變為語言可以理解的規則，我們直接使用deposit(100) （deposit英文釋義：存入） 這個語句，就可以直接讓銀行余額變多100元了。這里就可以使用成員函數來實現這件事了。

//在類中寫下存入函數void deposit(long amnt) {crnt_balance += amnt;}//在main函數中直接調存入函數zhouyan.deposit(100);   // 周燕存入100元

3. 公有成員函數與私有成員變量

類中的成員變量和成員函數，它們通過訪問限定符來控制外部對它們的訪問權限， 分別為private（私有）、protected（受保護）或 public（公有）。私有成員只能在類的內部被訪問。類的外部代碼和派生類都不能直接訪問私有成員。受保護成員只能在類的內部和派生類（子類）中被訪問。類的外部代碼不能直接訪問受保護成員。公有成員可以在類的外部被訪問。任何對象都可以直接訪問公有成員。

這種分類并不是固定的，而是根據設計需求來決定的。不過，通常情況下，成員變量被聲明為 private，成員函數被聲明為 public，這種設計有其合理性和優勢。成員變量的私有保證了數據的封裝性，外部代碼不可以修改數據的類型；成員函數作為類的接口，可以通過外部代碼與類的對象進行交互。

class Account {
private:string full_name;  // 賬戶名稱string number;     // 賬號long crnt_balance; // 賬戶余額public:// 返回賬戶名稱string name() {return full_name;}// 返回賬號string no() {return number;}// 返回賬戶余額long balance() {return crnt_balance;}// 存入void deposit(long amnt) {crnt_balance += amnt;}// 取出void withdraw(long amnt) {crnt_balance -= amnt;}
};

4. 構造函數

在成員函數中，必須要有的便是構造函數，構造函數是C++中的一種特殊函數，它在創建對象時自動被調用，用于初始化對象。構造函數的名稱必須與類名相同，并且沒有返回類型（包括void）。構造函數的主要作用是為對象的成員變量賦初值，確保對象在創建時處于一個已知的、有效的狀態。

class Account {
private:string full_name;  // 賬戶名稱string number;     // 賬號long crnt_balance; // 賬戶余額public:// 構造函數Account(string name, string num, long amnt) {full_name = name;  // 賬戶名稱number = num;      // 賬號crnt_balance = amnt; // 賬戶余額}
};int main()
{Account liyang("李陽", "12345678", 1000);  // 初始化李陽的賬戶Account zhouyan("周燕", "87654321", 200);  // 初始化周燕的賬戶
/
}

5.完整的示例代碼及其類的成員

// 銀行賬戶類（第2版）及類的使用例程
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;class Account {
private:string full_name;  // 賬戶名稱string number;     // 賬號long crnt_balance; // 賬戶余額public:// 構造函數Account(string name, string num, long amnt) {full_name = name;  // 賬戶名稱number = num;      // 賬號crnt_balance = amnt; // 賬戶余額}// 返回賬戶名稱string name() {return full_name;}// 返回賬號string no() {return number;}// 返回賬戶余額long balance() {return crnt_balance;}// 存入void deposit(long amnt) {crnt_balance += amnt;}// 取出void withdraw(long amnt) {crnt_balance -= amnt;}
};int main()
{Account liyang("李陽", "12345678", 1000);  // 李陽的賬戶Account zhouyan("周燕", "87654321", 200);  // 周燕的賬戶liyang.withdraw(200);   // 李陽取出200元zhouyan.deposit(100);   // 周燕存入100元cout << "■李陽的賬戶:" << liyang.name() << " (" << liyang.no()<< ") " << liyang.balance() << "元\n";cout << "■周燕的賬戶:" << zhouyan.name() << " (" << zhouyan.no()<< ") " << zhouyan.balance() << "元\n";
}