?從零到一學習C++（基礎篇） 作者：羨魚肘子

溫馨提示1：本篇是記錄我的學習經歷，會有不少片面的認知，萬分期待您的指正。

?溫馨提示2：本篇會盡量用更加通俗的語言介紹c++的基礎，用通俗的語言去解釋術語，但不會再大白話了哦。常見，常看，常想，漸漸的就會發現術語也是很簡單滴。

?溫馨提示3：看本篇前可以先了解前篇的內容，知識體系會更加完整哦。

從零到一學習c++（基礎篇--筑基期十-函數）-CSDN博客

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?溫馨提示4：這部分內容只是入門c++類的一個預覽，就基礎階段而言應該是夠用的，學習的重心在于了解

類?（Class）

類（Class）是C++面向對象編程（OOP）的核心，相當于設計圖紙，用來創建具有特定屬性和行為的對象。

那么什么是面向對象編程（OOP呢？

在這我們拋開傳統的術語，從日常生活的角度重新解讀面向對象編程（OOP）

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1. 角色扮演游戲：把代碼變成「游戲角色」

想象我們在開發一款 RPG 游戲，每個角色都有自己的屬性和技能：

• 類（Class）?=?角色模板
  比如「戰士」「法師」的職業模板，定義了他們默認的血量、攻擊方式。

• 對象（Object）?=?具體的游戲角色
  比如你創建了一個叫「亞瑟」的戰士，他的等級、裝備都是獨特的。

• 封裝（Encapsulation）?=?角色的隱私保護
  角色的背包里有什么裝備，其他角色不能直接翻看，必須通過「交易」或「查看」方法交互。

• 繼承（Inheritance）?=?職業繼承通用能力
  「戰士」和「法師」都繼承了「玩家角色」的基礎屬性（比如移動、說話），但各自擴展了專屬技能。

• 多態（Polymorphism）?=?同一技能的不同效果
  所有角色都有「攻擊」技能，但戰士用劍砍，法師放火球，效果完全不同。

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2. 樂高積木：模塊化拼裝代碼

把編程想象成拼樂高：

• 類（Class）?=?積木的模具
  比如一個「輪子模具」，可以生產無數個輪子（對象）。

• 對象（Object）?=?具體的積木塊
  用輪子模具造出 4 個輪子，裝到一輛車上。

• 組合（Composition）?=?用積木拼裝復雜結構
  車 = 輪子 + 車身 + 引擎，每個部分獨立開發，最后組合成整體。

• 接口（Interface）?=?積木的拼接規則
  所有能連接到車身的積木，必須有一個「卡扣接口」，不管它是輪子還是翅膀。

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3. 自然界：生物學中的 OOP 思維

用生物進化理解 OOP：

• 類（Class）?=?物種分類
  比如「貓科動物」的定義：有爪子、會捕獵。

• 對象（Object）?=?個體生物
  你家的橘貓「大胖」，是「貓科動物」類的一個實例。

• 繼承（Inheritance）?=?遺傳與變異
  老虎繼承了貓科動物的基礎特征，但變異出了條紋皮毛。

• 多態（Polymorphism）?=?生存策略的多樣性
  所有動物都要「覓食」，但老鷹抓魚，羚羊吃草，行為完全不同。

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那到底為什么要用 OOP呢？

• 現實映射：代碼結構和現實世界一致，人類更容易理解（比如游戲角色、公司員工）。

• 分工合作：像流水線一樣，不同程序員負責不同類，最后組裝成大系統。

• 減少重復：公共功能寫在父類，子類直接復用（比如所有員工都要打卡）。

• 靈活擴展：新增功能像「打補丁」，不影響原有代碼（比如給游戲角色加一個新技能）。

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一句話總結：

OOP 是把復雜問題拆解成一個個「活的對象」，讓代碼像現實世界一樣，通過分工、協作、進化來解決問題。

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一、類的基礎：封裝與抽象（抽象會放到下一個階段介紹）

1. 類是什么？

?類的定義通常包括以下部分：

• 數據成員：類的屬性，用于存儲對象的狀態。

• 成員函數：類的行為，用于操作數據成員或執行其他任務。

• 訪問控制：通過public、private和protected關鍵字控制成員的訪問權限。

?詳細解釋--訪問控制

• public：公有成員可以在類的外部訪問。

• private：私有成員只能在類的內部訪問。

• protected：保護成員可以在類的內部和派生類中訪問。

• 類就像汽車的設計圖紙，定義了汽車的組成部分（屬性）和功能（方法）。

• 代碼示例：

  class Car {
  public:// 屬性（成員變量）string brand;int speed;// 方法（成員函數）void accelerate() { speed += 10; }void brake() { speed = 0; }
  };

2. 封裝：隱藏細節，暴露接口

• 駕駛員不需要知道發動機如何工作，只需踩油門（調用方法）。

• 訪問控制：

  • public：對外公開（如油門、剎車）。

  • private：內部細節（如發動機、電路）。

  class BankAccount {
  private:double balance; // 私有屬性，外部無法直接訪問
  public:void deposit(double amount) { balance += amount; } // 公開方法
  };

3.類與結構體（struct）

• class默認成員為private，struct默認成員為public。

• 現代C++中，struct常用于僅包含數據的簡單類型（POD類型）。

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二、構造函數與析構函數

1. 構造函數：對象的“出生證明”

• 作用：初始化對象屬性。

• 默認構造函數：無參數或參數有默認值。

• 委托構造函數（C++11）：復用其他構造函數的代碼。

  class Student {
  public:Student() : Student("匿名", 18) {} // 委托構造函數Student(string name, int age) : name(name), age(age) {}
  private:string name;int age;
  };

2. 析構函數：對象的“臨終清理”

• 作用：釋放對象占用的資源（如內存、文件句柄）。

• 現代C++技巧：用智能指針（unique_ptr/shared_ptr）替代手動資源管理。

  class FileHandler {
  public:FileHandler(const string& filename) {file = fopen(filename.c_str(), "r");}~FileHandler() { if (file) fclose(file); } // 析構時關閉文件
  private:FILE* file;
  };

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三、類的進階特性

1. 移動語義（C++11）

• 問題：傳統拷貝構造效率低（深拷貝大對象）。

• 解決：“偷”臨時對象（右值）的資源，避免拷貝。

  class DynamicArray {
  public:// 移動構造函數DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept : data_(other.data_), size_(other.size_) {other.data_ = nullptr; // 原對象置空other.size_ = 0;}
  private:int* data_;size_t size_;
  };

2.?constexpr?成員函數（C++11）

• 作用：編譯期求值的函數，用于常量表達式。

  class Circle {
  public:constexpr Circle(double r) : radius(r) {}constexpr double area() const { return 3.14 * radius * radius; }
  private:double radius;
  };constexpr Circle c(5.0);
  constexpr double a = c.area(); // 編譯期計算面積

3. 類成員的默認和刪除（C++11）

• 默認函數：顯式要求編譯器生成默認實現。

• 刪除函數：禁用某些函數（如拷貝構造）。

  class NonCopyable {
  public:NonCopyable() = default;NonCopyable(const NonCopyable&) = delete; // 禁止拷貝
  };

四、繼承與多態

1. 繼承：從基類“遺傳”特性

• 電動汽車（子類）繼承汽車（基類）的基本屬性，并增加電池特性。

  class ElectricCar : public Car {
  public:void charge() { battery = 100; }
  private:int battery;
  };

2. 多態：同一接口，不同實現

• 虛函數：基類聲明?virtual，子類用?override?重寫（C++11）。

  class Shape {
  public:virtual double area() const = 0; // 純虛函數（抽象類）
  };class Circle : public Shape {
  public:double area() const override { return 3.14 * r * r; } // 重寫
  private:double r;
  };

五、現代C++最佳實踐

1. 用?override?和?final?明確意圖（C++11）

• override：顯式標記重寫虛函數，避免拼寫錯誤。

• final：禁止子類進一步重寫。

  class Base {
  public:virtual void func() {}
  };class Derived : public Base {
  public:void func() override final {} // 正確重寫，且禁止子類重寫
  };

2. 委托構造與繼承構造（C++11）

• 繼承構造函數：復用基類構造函數。

  class Base {
  public:Base(int x) { /*...*/ }
  };class Derived : public Base {
  public:using Base::Base; // 繼承基類構造函數
  };

3. 智能指針管理資源

• unique_ptr：獨占資源所有權。

• shared_ptr：共享資源所有權。

  class Project {
  public:void addMember(const shared_ptr<Member>& m) {members.push_back(m);}
  private:vector<shared_ptr<Member>> members;
  };

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六、綜合示例：現代C++類的設計（體會一下這種風格就好，目前這是了解的內容）

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>// 基類：圖形
class Shape {
public:virtual double area() const = 0; // 純虛函數virtual ~Shape() = default;      // 虛析構函數（C++11）
};// 派生類：圓形
class Circle : public Shape {
public:constexpr Circle(double r) noexcept : radius(r) {}double area() const override { return 3.14 * radius * radius; }
private:double radius;
};// 圖形管理器（RAII管理資源）
class ShapeManager {
public:void addShape(std::unique_ptr<Shape> shape) {shapes.push_back(std::move(shape));}void printAreas() const {for (const auto& s : shapes) {std::cout << "面積: " << s->area() << std::endl;}}
private:std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes;
};int main() {ShapeManager manager;manager.addShape(std::make_unique<Circle>(5.0)); // C++14的make_uniquemanager.printAreas();return 0;
}

七、總結：類的設計原則（建議熟悉哦，以后會經常用到的）

1. 高內聚低耦合：每個類專注單一職責，減少依賴。

2. 優先使用組合：通過組合其他類構建功能，而非過度繼承。

3. 資源管理：用RAII（如智能指針）替代手動new/delete。

4. 擁抱現代特性：移動語義、override、constexpr等提升代碼質量。

小貼士：類就是自己的“代碼樂高積木”，設計得越清晰、模塊化，程序越容易維護和擴展！

?從零到一學習c++（基礎篇--筑基期）結語

自此，我們c++的基礎篇--筑基期部分就結束了，通過筑基期的學習我們對c++的一些基礎知識有了概要性的了解，但是讓我們獨自去開發某一個項目的話，是不是感覺還是比較困難的呢？?不要灰心，因為我們還沒有真正入門。歐克，趁熱打鐵，開始從零到一學習c++（基礎篇--入門期）的學習吧！！！通過從零到一學習c++（基礎篇--入門期）的學習，我們就可以比較輕松的實現一些小的項目和小部分大型工程啦。

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