面向对象编程、类和对象

LWBRU • 2025-04-29 12:49 • 编程

面向对象编程(Object-Oriented Programming, OOP)是一种编程方法，它将现实世界中的事物抽象为对象(Object)，对象的属性和方法被封装成类(Class)，实例化后的对象可以互相交互和继承，从而实现对复杂系统的组织和管理。

一、面向对象编程的三个特性

面向对象编程的三个特性包括：

1. 封装(Encapsulation)

封装是面向对象编程的一种核心思想，它将数据和代码包裹到一起，从而隐藏了对象内部的具体实现细节，只对外暴露简单的接口，保证数据的独立性和安全性。当需要修改对象的具体实现时，只需要修改被封装的代码即可，不会对外部产生影响。

class Person {
private:
    int age;
    string name;
public:
    void setName(string n) {
        name = n;
    }
    string getName() {
        return name;
    }
    void setAge(int a) {
        age = a;
    }
    int getAge() {
        return age;
    }
};

2. 继承(Inheritance)

继承是面向对象编程的一种重要特性，它允许一个类(Derived Class)继承另一个类(Base Class)的属性和方法，从而获得更多的功能和复用性。在继承关系中，Base Class是父类(Parent Class)，Derived Class是子类(Child Class)。

我们可以用继承实现代码的复用，减少代码的冗余，提高程序的整体效率和可维护性。

class Animal {
protected:
    string name;
public:
    void setName(string n) {
        name = n;
    }
    string getName() {
        return name;
    }
    virtual void speak() = 0;
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "Dog " << name << ": woof woof!" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "Cat " << name << ": meow meow!" << endl;
    }
};

3. 多态(Polymorphism)

多态是面向对象编程的另一种重要特性，它允许一个对象在不同的情况下表现出不同的行为。多态的实现方法包括函数重载(Function Overloading)和虚函数(Virtual Function)。

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;
};

class Rectangle : public Shape {
protected:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l = 0, double w = 0) {
        length = l;
        width = w;
    }
    double area() {
        return length * width;
    }
};

class Circle : public Shape {
protected:
    double radius;
public:
    Circle(double r = 0) {
        radius = r;
    }
    double area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

void printArea(Shape *s) {
    cout << "Area of shape is " << s->area() << endl;
}

二、类(Class)和对象(Object)

1. 类(Class)

类是一种数据类型，它描述了一类具有相同属性和方法的对象。类中包含了构造函数(Constructor)、析构函数(Destructor)、成员函数(Member Function)以及成员变量(Member Variable)，这些成员构成了类的基本结构。

class Rectangle {
private:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l = 0, double w = 0) {
        length = l;
        width = w;
    }
    double perimeter() {
        return 2 * (length + width);
    }
    double area() {
        return length * width;
    }
};

2. 对象(Object)

对象是类的实例化结果，每个对象都有自己的属性和方法，与其他对象是互相独立的。在程序中，我们可以通过定义对象并调用它们的属性和方法，来实现对数据的操作和逻辑的处理。

Rectangle r1(5, 3);
Rectangle r2(4, 6);
cout << "Perimeter of r1 is " << r1.perimeter() << endl;
cout << "Area of r2 is " << r2.area() << endl;

三、总结

面向对象编程、类和对象是现代编程语言中最基础、最常用的概念之一。它们不仅可以帮助我们更好地组织和管理代码，实现代码的复用和扩展，同时也可以让我们更好地理解现实世界中的事物，提高程序的整体设计和质量。

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