第二部分：C++面向对象编程
C++面向对象编程（Object - Oriented Programming，OOP）是一种编程范式，它基于以下几个核心概念：类（class）、对象（object）、封装（encapsulation）、继承（inheritance）和多态（polymorphism）。
一、类和对象
1. 类的定义
类是一种用户自定义的数据类型，它将数据（成员变量）和操作这些数据的函数（成员函数）组合在一起。例如，定义一个表示点的类：
// 定义类 Point
class Point {
public:
// 成员函数：设置点的坐标
void setCoordinates(int x, int y) {
this->x = x;
this->y = y;
}
// 成员函数：获取点的x坐标
int getX() const {
return x;
}
// 成员函数：获取点的y坐标
int getY() const {
return y;
}
private:
int x;
int y;
}; // 注意用分号;结束在这个Point类中，x和y是私有成员变量，用于存储点的坐标。setCoordinates、getX和getY是公有成员函数，分别用于设置坐标和获取坐标。
2. 对象的创建和使用
对象是类的实例。可以通过以下方式创建Point类的对象并使用其成员函数：
int main() {
Point p;
p.setCoordinates(3, 4);
std::cout << "The point has coordinates (" << p.getX() << ", " << p.getY() << ")";
return 0;
}二、封装
封装是将数据和操作数据的方法包装在一起，并对外部隐藏数据的实现细节。在上面的Point类中，x和y被声明为私有成员变量，外部代码不能直接访问它们，只能通过公有成员函数来操作。这样可以保护数据的完整性，防止外部代码随意修改数据。
在C++中，有三种访问控制符：public（公有）、private（私有）和protected（保护）。
公有成员：可以被类的外部代码访问。
私有成员：只能被类的成员函数和友元函数访问。
保护成员：类似于私有成员，但在继承关系中有特殊用途，子类可以访问父类的保护成员。
三、继承
继承允许创建一个新类（派生类），它从现有类（基类）继承属性和行为。例如，定义一个表示圆形的类Circle，它继承自Point类（假设圆心可以用点来表示）：
class Circle : public Point {
public:
// 成员函数：设置圆的半径
void setRadius(int r) {
radius = r;
}
// 成员函数：获取圆的半径
int getRadius() const {
return radius;
}
private:
int radius;
};在这个Circle类中，它继承了Point类的成员变量（x和y）和成员函数（setCoordinates、getX和getY），同时添加了自己的成员变量radius和相关成员函数。
在C++中，有三种继承类型：public继承、private继承、protected继承。
public继承：保持基类的访问级别不变，派生类可以将基类的公有成员作为自己的公有成员，将基类的保护成员作为自己的保护成员。
private继承：将基类的所有成员变为派生类的私有成员。
protected继承：将基类的公有成员变为派生类的保护成员，基类的保护成员在派生类中仍然是保护成员。
四、多态
多态允许以统一的方式处理不同类型的对象。在C++中，多态主要通过虚函数实现。例如，定义一个基类Shape和两个派生类Rectangle和Circle：
class Shape {
public:
virtual double area() const = 0;
};
class Rectangle : public Shape {
public:
Rectangle(int width, int height) : width(width), height(height) {}
double area() const override {
return width * height;
}
private:
int width;
int height;
};
class Circle : public Shape {
public:
Circle(int radius) : radius(radius) {}
double area() const override {
return 3.14159 * radius * radius;
}
private:
int radius;
};在Shape类中定义了一个纯虚函数area，这使得Shape类成为抽象类。Rectangle和Circle类都继承自Shape类，并实现了自己的area函数。
2. 多态的使用
可以通过基类指针或引用以多态的方式调用派生类的函数：
int main() {
Shape* shapes[2];
shapes[0] = new Rectangle(3, 4);
shapes[1] = new Circle(2);
for (int i = 0; i < 2; i++) {
std::cout << "The area of the shape is: " << shapes[i]->area() << std::endl;
}
for (int i = 0; i < 2; i++) {
delete shapes[i];
}
return 0;
}在这个例子中，shapes数组存储了Shape类的指针，但实际上指向Rectangle和Circle的对象。通过调用area函数，可以根据对象的实际类型执行相应的计算。
