[Basics of Classes]CPP Learn Data Day 0

原帖地址：https://www.cnblogs.com/Reisentyan/p/19725010

蒸馏舍友学过的西嘎嘎笔记。
他写的笔记真好，好得我看一眼就能记住这是个什么东西，ai加持下。感觉很快就能学完吧（

一、 封装 (Encapsulation)

核心思想： 隐藏内部实现细节，对外提供安全的访问接口和初始化机制。

• 访问控制：
  • private：用于保护核心数据（如 m_ownerName, m_balance）和内部辅助函数（如 isValidAmount），外部无法直接访问。
  • public：暴露给外部的构造函数和操作接口。
• 初始化列表： 构造函数使用冒号 : 语法进行成员变量的初始化，支持条件判断（如 initialBalance > 0 ? initialBalance : 0），确保对象创建时的状态合法。
• 命名规范（参考代码习惯）： 类成员函数常使用小驼峰命名（如 isValidAmount），非类函数使用大驼峰。成员变量常加 m_ 前缀以作区分。

参考代码：

//一段关于封装的c++代码
class BankAccount
{
private:
	std::string m_ownerName{ "" };
	double m_balance{ 0 };
	// 类函数用小驼峰，非类函数用大驼峰
	bool isValidAmount(double amount) const {
		return amount > 0;
	}
public:
	//构造函数
	BankAccount(std::string name, double initialBalance)
		: m_ownerName(name), m_balance(initialBalance > 0 ? initialBalance : 0) 
	{};

	~BankAccount(){}

};

二、 组合 (Composition)

核心思想： 将简单的类对象作为成员变量，拼装成复杂的类（"Has-a" 关系）。

• 实现方式： 在 Car 类中，将 Engine 对象和 Wheel 数组作为私有成员变量（m_myEngine, m_myWheels[4]）。
• 任务委托： 复杂对象通过调用内部成员对象的方法来实现功能。例如，Car::drive() 内部调用了 Engine::start() 和 Wheel::roll()。

参考代码：

//这是一段关于组合的代码：
class Engine {
public:
	void start()
	{
		std::cout << "源神启动" << '\n';
	}
};

class Wheel {
public:
	void roll()
	{
		std::cout << "转动" << "\n";
	}
};

class Car
{
private:
	Engine m_myEngine;
	Wheel m_myWheels[4];

public:
	void drive() {
		std::cout << "准备出发...\n";
		m_myEngine.start(); // 委托给内部的发动机对象去工作
		for (int i = 0; i < 4; ++i) {
			m_myWheels[i].roll();
		}
		std::cout << "汽车行驶中！\n";
	}
};

三、 多态 (Polymorphism)

核心思想： 通过基类接口调用派生类的具体实现，实现动态绑定。

• 抽象基类 (Animal)：
  • 纯虚函数： 声明后加 = 0（如 virtual void speak() const = 0;），强制要求派生类必须实现该函数。
  • 虚析构函数： 只要类中包含虚函数，析构函数必须声明为 virtual（如 virtual ~Animal() = default;），以防止通过基类指针删除派生类对象时发生内存泄漏。
• 派生类 (Dog, Cat)：
  • 使用 override 关键字修饰重写的虚函数，由编译器检查函数签名是否与基类完全一致，提高代码安全性。
• 动态绑定与对象切片：
  • 引用传递： 函数参数必须使用引用 &（或指针 *），如 const Animal& animal。
  • 避免切片： 如果按值传递，派生类对象会被裁剪为基类对象，丢失原有特性（对象切片）。
  • 虚函数表 (V-Table)： 传入引用后，程序在运行时通过查阅对象的虚函数表，动态决定调用哪个具体类（如 Cat）的函数。

参考代码：

//以下为多态相关知识：
class Animal {
public:
	//虚析构函数，只要类里有虚函数，析构函数必须写虚函数
	virtual ~Animal() = default;

	//加上=0，表示是纯虚函数
	virtual void speak()const = 0;
	

};

class Dog :public Animal {
public:
	//override：保证在派生类中声明的重载函数，与基类的虚函数有相同的签名；
	void speak() const override {
		std::cout << "bark" << '\n';
	}
};

class Cat :public Animal {
public:
	void speak() const override {
		std::cout << "mimi" << '\n';
	}
};

//参数中的&是很有必要的，如果没有这个参数，就会发生对象切片的特性
//即，将传入的Animal对象裁剪为基础的Animal对象
void makeThemSpeak(const Animal& animal) {
	animal.speak();
	//这个时候编译器会去查阅传入对象的虚函数表
	//如果它是猫，就会调用猫的函数
	return;
}

四、 const 关键字的用法图鉴

const 用于声明“只读契约”，出现位置不同，约束对象不同：

1. 放在函数最前面（修饰返回值）：
   • 声明返回的数据是只读的，调用者不能修改该返回值。
2. 放在参数列表中（修饰参数）：
   • 例如 void makeThemSpeak(const Animal& animal)。
   • 保证在函数内部绝对不会修改传入的参数对象。
3. 放在成员函数的圆括号后、大括号前（修饰成员函数）：
   • 例如 void speak() const override。
   • 专属特性： 仅限类的成员函数使用。
   • 底层原理： 成员函数被调用时，编译器会隐式传递一个 this 指针。尾部 const 将这个 this 指针变为只读，保证该函数不会修改类的任何成员变量。
   • 独立函数限制： 普通全局函数（如 makeThemSpeak）没有 this 指针，因此不能在尾部加 const，否则编译器会报错。