C++：类的定义与声明、类对象应用
1. 类的声明（Class Declaration）
类的声明是向编译器介绍类的名称以及类包含哪些成员（数据成员和成员函数），但此时并不定义这些成员函数的具体实现。
语法格式：
class ClassName {
public:
// 公有成员（数据成员或成员函数）声明
DataType memberVariable;
ReturnType memberFunction(Parameters);
protected:
// 保护成员声明
DataType protectedVariable;
ReturnType protectedFunction(Parameters);
private:
// 私有成员声明
DataType privateVariable;
ReturnType privateFunction(Parameters);
};例如，声明一个简单的表示二维点的类：
class Point {
public:
int x;
int y;
void printPoint();
};在这个声明中，Point是类名，x和y是公有数据成员，表示点的横纵坐标，printPoint是公有成员函数，用于打印点的坐标。但是这里并没有给出printPoint函数的具体实现。
2. 类的定义（Class Definition）
类的定义包含了类的声明以及类成员函数的具体实现。
对于上面声明的Point类，可以这样定义其成员函数：
// 类外定义成员函数
void Point::printPoint() {
std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::cout;
}如果要在类内部直接定义成员函数，语法如下（以重新定义Point类为例）：
class Point {
public:
int x;
int y;
// 在类内部直接定义成员函数
void printPoint() {
std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::cout;
}
};类的定义可以将类的声明和部分或全部成员函数的定义放在一起，也可以先声明类，然后在类外定义成员函数。类外定义成员函数时，需要使用类名::函数名的形式来表明这个函数是属于该类的。这种方式有助于组织代码结构，提高代码的可读性和可维护性。
类是C++中的一种用户自定义类型，通过类的定义和声明，可以创建具有特定属性（数据成员）和行为（成员函数）的对象，从而实现面向对象编程中的封装、继承和多态等特性。
3. 类的成员（Class Members）
数据成员（Data Members）
数据成员用于存储类对象的属性信息。它们可以是各种基本数据类型（如int、double、char等），也可以是其他自定义类型（如其他类类型、结构体类型、枚举类型等）。
例如，在一个表示矩形的类Rectangle中：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
};这里的length和width就是Rectangle类的数据成员，用于存储矩形的长和宽。数据成员可以根据访问权限（public、protected、private）被类内部或外部的代码访问和操作。
成员函数（Member Functions）
成员函数定义了类对象的行为，即类对象可以执行的操作。成员函数可以访问和操作类的数据成员，以实现特定的功能。
继续以Rectangle类为例，我们可以添加一个计算矩形面积的成员函数：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
int area() {
return length * width;
}
};在这个例子中，area就是Rectangle类的成员函数，它通过访问length和width数据成员来计算并返回矩形的面积。
构造函数（Constructors）
构造函数是一种特殊的成员函数，用于在创建类对象时进行初始化操作。它的名字与类名相同，没有返回类型（包括void类型也不能有）。
例如，对于Rectangle类，我们可以定义一个构造函数：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
Rectangle(int l, int w) {
length = l;
width = w;
}
};默认构造函数（Default Constructor）
如果类中没有定义任何构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。这个默认构造函数不接受任何参数，并且会对类中的数据成员进行默认初始化（对于基本数据类型，如int，初始化为0或者不确定的值；对于类类型成员，会调用其默认构造函数）。
如果类中定义了自己的构造函数（无论是带参数的还是不带参数的），编译器就不会再自动生成默认构造函数。如果还需要默认构造函数，就需要自己显式定义。例如：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
Rectangle() {
length = 0;
width = 0;
}
Rectangle(int l, int w) {
length = l;
width = w;
}
};初始化列表（Initialization List）
在构造函数中，可以使用初始化列表来初始化数据成员，这种方式通常比在构造函数体内部赋值更高效。例如：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
Rectangle(int l, int w) : length(l), width(w) {}
};这里的length(l)和width(w)就是初始化列表，它直接在对象创建时初始化数据成员。
4. 成员函数的特性
访问控制（Access Control）
成员函数可以根据其声明所在的访问控制区域（public、protected、private）来决定是否能被类外部的代码调用。
public成员函数可以被类外部的任何代码调用；protected成员函数只能被类内部以及派生类中的代码调用；private成员函数只能被类内部的代码调用。
隐含的this指针
在成员函数内部，有一个隐含的this指针，它指向调用该成员函数的对象。例如，在Rectangle类的area函数中，实际上this->length和this->width分别指向调用area函数的那个Rectangle对象的length和width数据成员。不过在实际编写代码时，通常不需要显式地使用this指针（除非存在命名冲突等特殊情况）。
重载（Overloading）
成员函数可以像普通函数一样进行重载，即同一个类中可以有多个同名但参数列表不同（参数个数、类型或者顺序不同）的成员函数。例如：
class Rectangle {
public:
int length;
int width;
Rectangle() {}
Rectangle(int l, int w);
Rectangle(int side);
};这里定义了三个Rectangle类的构造函数，它们相互重载，可以根据不同的参数情况来创建Rectangle对象。
5. 类对象
在 C++中，类对象是根据类定义创建的具体实体。
(1). 创建类对象
可以通过以下方式创建类对象：
直接定义对象：
class MyClass {
public:
int data;
void display() {
std::cout << "Data: " << data << std::endl;
}
};
int main() {
MyClass obj; // 创建一个 MyClass 类的对象
obj.data = 10;
obj.display();
return 0;
}使用动态内存分配（new 操作符）：
class MyClass {
public:
int data;
void display() {
std::cout << "Data: " << data << std::endl;
}
};
int main() {
MyClass* ptr = new MyClass(); // 使用 new 创建动态对象
ptr->data = 20;
ptr->display();
delete ptr; // 释放动态分配的内存
return 0;
}(2). 访问类对象的成员
可以通过点运算符（.）和箭头运算符（->）来访问类对象的成员：
点运算符用于访问非指针类型的对象成员：
MyClass obj; obj.data = 30; obj.display();
箭头运算符用于访问指针类型的对象成员：
MyClass* ptr = new MyClass(); ptr->data = 40; ptr->display();
(3). 类对象的生命周期
局部对象：在函数内部定义的对象，其生命周期从定义处开始，到函数结束时结束。
全局对象：在所有函数外部定义的对象，其生命周期从程序开始执行时开始，到程序结束时结束。
动态分配的对象：使用 new 操作符创建的对象，其生命周期由程序员通过 delete 操作符来控制。如果不及时释放动态分配的对象，会导致内存泄漏。
(4). 类对象作为函数参数和返回值
作为函数参数：可以将类对象作为函数的参数传递，有传值、传引用和传指针三种方式。
传值：会创建一个对象的副本，可能会涉及到对象的拷贝构造函数的调用，开销较大。
void processObject(MyClass obj) {
// 对传入的对象进行处理
}传引用：避免了对象的拷贝，提高了效率。
void processObject(MyClass& obj) {
// 对传入的引用对象进行处理
}传指针：也可以避免对象的拷贝，并且可以通过指针修改对象的值。
void processObject(MyClass* obj) {
// 对传入的指针指向的对象进行处理
}作为函数返回值：函数可以返回一个类对象。如果返回值是对象，可能会涉及到对象的拷贝构造函数和析构函数的调用。如果返回值是引用，则不会进行拷贝。
MyClass createObject() {
MyClass obj;
return obj;
}
MyClass& createObjectRef() {
static MyClass obj;
return obj;
}(5). 类对象的初始化和赋值
初始化：可以在定义对象时使用初始化列表或构造函数来初始化对象的成员。
MyClass obj1 = {10}; // 使用初始化列表初始化对象
MyClass obj2(20); // 使用构造函数初始化对象赋值：可以使用赋值运算符（=）将一个对象的值赋给另一个对象。如果类中没有定义赋值运算符，编译器会自动生成一个默认的赋值运算符。
MyClass obj1, obj2; obj1.data = 30; obj2 = obj1; // 将 obj1 的值赋给 obj2
类对象是 C++面向对象编程的核心概念之一，通过类对象可以封装数据和操作，实现代码的模块化和可维护性。
(6). C++类的定义与类对象的应用
以下是一个 C++类的完整应用例子，包括一个简单的学生类：
#include <iostream>
#include <string>
class Student {
private:
std::string name;
int age;
double grade;
public:
// 构造函数
Student(std::string n, int a, double g) : name(n), age(a), grade(g) {}
// 获取学生姓名的成员函数
std::string getName() const {
return name;
}
// 获取学生年龄的成员函数
int getAge() const {
return age;
}
// 获取学生成绩的成员函数
double getGrade() const {
return grade;
}
// 设置学生成绩的成员函数
void setGrade(double newGrade) {
grade = newGrade;
}
// 打印学生信息的成员函数
void printInfo() const {
std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Grade: " << grade << std::endl;
}
};
int main() {
// 创建一个学生对象
Student s1("Alice", 18, 90.5);
s1.printInfo();
// 修改学生成绩并再次打印信息
s1.setGrade(95.0);
s1.printInfo();
return 0;
}在这个例子中，Student类有三个私有数据成员name、age和grade，分别表示学生的姓名、年龄和成绩。类中还定义了构造函数和一系列成员函数来操作这些数据成员，包括获取和设置学生信息的函数以及打印学生信息的函数。在main函数中，创建了一个Student对象，并通过成员函数对其进行操作和打印信息。
