「C/C++」C++三大特性之封装、继承、多态（大致了解）

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C++三大特性详解：封装、继承与多态

C++是一种功能强大的编程语言，它以其面向对象编程（OOP）的特性而著称。OOP的三大核心特性——封装、继承和多态，为开发高效、可维护的代码提供了基础。本文将详细讲解这三个特性，并配以相应的代码示例。

封装（Encapsulation）

封装是面向对象编程的一个基本特性，它允许我们将对象的实现细节隐藏在对象的外部，只公开一些必要的接口供使用者进行访问。在C++中，封装主要是通过类（class）来实现的。

封装的意义

封装的意义在于保护对象的内部数据，避免外界的干扰和误用，同时提高代码的可读性、可维护性和安全性。通过封装，可以将数据成员定义为私有（private），只能通过公有（public）成员函数进行访问和修改。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;class Student {
private:string name;int age;float grade;public:// 构造函数Student(string n, int a, float g) {name = n;age = a;grade = g;}// 获取学生姓名string getName() {return name;}// 设置学生姓名void setName(string n) {name = n;}// 获取学生年龄int getAge() {return age;}// 设置学生年龄void setAge(int a) {age = a;}// 获取学生成绩float getGrade() {return grade;}// 设置学生成绩void setGrade(float g) {grade = g;}
};int main() {Student s("张三", 20, 90.5);cout << "学生姓名: " << s.getName() << endl;cout << "学生年龄: " << s.getAge() << endl;cout << "学生成绩: " << s.getGrade() << endl;s.setName("李四");s.setAge(21);s.setGrade(95.0);cout << "更新后的学生姓名: " << s.getName() << endl;cout << "更新后的学生年龄: " << s.getAge() << endl;cout << "更新后的学生成绩: " << s.getGrade() << endl;return 0;
}

对象的初始化和清理

对象的初始化和清理是C++编程中两个非常重要的安全问题。C++通过构造函数和析构函数来解决这些问题。构造函数在对象创建时自动调用，用于初始化对象；析构函数在对象销毁前自动调用，用于执行清理工作。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:// 构造函数Person() {cout << "Person的构造函数调用" << endl;}// 析构函数~Person() {cout << "Person的析构函数调用" << endl;}
};void test01() {Person p;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

对象模型和this指针

在C++中，对象模型是将数据和操作数据的函数绑定在一起的一种机制。this指针是一个隐含在每个非静态成员函数中的指针，它指向被调用函数的所属对象。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person(int a) {this->age = a;}Person& addAge(Person& p) {this->age += p.age;return *this;}int getAge() {return age;}private:int age;
};void test01() {Person p1(10);Person p2(20);p1.addAge(p2).addAge(p2).addAge(p2);cout << "p1的年龄: " << p1.getAge() << endl;
}int main() {test01();return 0;
}

友元（Friend）

友元函数是一种特殊的成员函数，它可以访问类的私有和保护成员。通过将函数声明为当前类的友元函数，该函数就可以访问当前类的私有和保护成员。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;class Student {
private:int age;double height;float chinese;float english;float math;public:Student(float c, float e, float m) {chinese = c;english = e;math = m;}friend void output(Student &s);
};void output(Student &s) {cout << "Output: " << s.chinese << "--" << s.english << "--" << s.math << endl;
}int main() {Student s(78.5, 88.2, 95.0);output(s);system("pause");return 0;
}

继承（Inheritance）

继承是面向对象编程中一种基本的思想，它允许我们创建一个新的子类，继承现有父类的属性和方法。子类可以添加新的属性和方法，以实现更强大的功能，还可以重写父类中的方法，以实现不同的行为。

继承的方式

C++中的继承方式有三种：公有继承（public inheritance）、保护继承（protected inheritance）和私有继承（private inheritance）。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;// 基类
class Animal {
public:void eat() {cout << "Eating..." << endl;}void sleep() {cout << "Sleeping..." << endl;}
};// 派生类
class Dog : public Animal {
public:void bark() {cout << "Barking..." << endl;}
};int main() {Dog d;d.eat();d.sleep();d.bark();return 0;
}

多态（Polymorphism）

多态是面向对象编程中的一种特性，它允许我们通过父类的指针或引用来调用子类的成员函数，从而实现动态绑定。多态性可以分为编译时多态和运行时多态。C++中的多态性主要通过虚函数（virtual function）来实现。

示例代码

#include <iostream>
using namespace std;// 基类
class Shape {
public:virtual void draw() {cout << "Drawing Shape" << endl;}
};// 派生类
class Circle : public Shape {
public:void draw() override {cout << "Drawing Circle" << endl;}
};// 派生类
class Rectangle : public Shape {
public:void draw() override {cout << "Drawing Rectangle" << endl;}
};int main() {Shape *s1 = new Circle();Shape *s2 = new Rectangle();s1->draw(); // 输出: Drawing Circles2->draw(); // 输出: Drawing Rectangledelete s1;delete s2;return 0;
}