面向对象编程(C++篇1)——引言

目录

• 1. 概述
• 2. 详论
  • 2.1. 类与对象
  • 2.2. 数据类型
• 3. 目录

1. 概述

现代C++与最原始的版本已经差不多是两种不同的语言了。不断发展的C++标准给C++这门语言带来了更多的范式和特性，也造就了其非常的难度。但是从个人的体会而言，如此之多的特性没有必要一项项去硬学，很多的特性没有实际使用过，体会就不会很深。反而在学了C#，Java，JavaScript这些语言并在实际使用过之后，反而愈发理解了这些语言的编程思想。

现代C++至少有4种编程范式：面向过程、面向对象、泛型和函数式。其中面向对象是最经典的编程思想，最初的时候使用C++的面向对象，总是用成了"C With Class"风格。但是其实在Cpp11之后面向对象有一整套独特的设计，体现了C++"零成本抽象（zero overhead abstraction）"的设计哲学。

2. 详论

2.1. 类与对象

任何编程语言都有数据类型的概念，如整型、浮点型等。但是很快，有时候我们发现，全部是单个的数据类型不利于管理，所以有个自定义数据类型。例如，我想定义一个图像类型：

struct ImageEx
{
    int imgWidth;
    int imgHeight;
    int bandCount;
};

struct最开始是C语言的定义，也就是结构体。通过这个简单的图像类型结构体，管理了图像宽、高以及波段三个参数。通过struct虽然让编程中有了一定对现实事物的抽象能力，但是这个能力是不足的。主要是缺少像函数一样的“行为”能力。而在C++中，对struct做了扩充，我们在其中加入函数来表达行为（这里通过函数DoWork()表达对图像的某种处理）：

struct ImageEx
{
    int imgWidth;
    int imgHeight;
    int bandCount;

    void DoWork()
    {

    }
};

像这样，把数据（属性）和函数（方法）合成的自定义数据结构，就是类，其具体的实例就是对象，以对象最为程序设计的基本单位就是面向对象编程。它表达了对客观事物的抽象，更接近于人的自然认知。

更多的情况下，C++的类采用class关键字。class和struct的区别在于，class定义类的数据成员和成员函数默认的访问权限是public：公有的，能被外部访问；而struct则是private：私有的，不能被外部访问。当然，我们最好明确访问权限：

class ImageEx
{
public:
    void DoWork()
    {

    }

private:
    int imgWidth;
    int imgHeight;
    int bandCount;
};

增加访问权限控制的好处是进一步加强了类的封装性。对于任何一个类对象，用户肯定更关心其行为方法，而不是其内部属性部据。因此，通常一个比较好的实现是：方法在前，设为public，数据在后，设为private。

进一步的，如果在公有的成员函数很复杂，需要通过调用其他成员函数DoSomething()来实现，那么这个DoSomething()函数定义成公有还是私有的呢？通常来讲，可以定义成私有：

class ImageEx
{
public:
    void DoWork()
    {
        DoSomething();
    }

private:
    void DoSomething()
    {

    }

    int imgWidth;
    int imgHeight;
    int bandCount;
};

这样，通过数据抽象和封装，实现了接口与实现的分离。可以认为类的接口是类的公有成员函数，而类的数据成员、接口实现的函数体、类的私有成员函数是类的实现。类的设计者负责类的具体实现过程，类的用户则只需要抽象的思考类做了什么，无需了解类型的工作细节。

2.2. 数据类型

在以前经典的编程学习中，会逐渐从数据类型、表达式、语句、函数，最后才会学到类，接触面向对象的思想。而在现代以面向对象为基础的编程语言（C#、Java、JavaScript）来说：

1. 类是抽象的自定义数据类型，只不过这个数据类型有自己的属性和方法，以及一系列表达抽象对象的特性。
2. 语言内置的数据类型也可以认为是一种类，事物对象抽象到极致，就是基本的数据类型。

在C#/Java这样的高级编程语言中，你可以在基本类型中调用其方法；而JavaScript甚至更进一步，弱化了类型这个概念，所有的类型都是隐式的。C++具备像这样的高级抽象能力，但是也兼容C语言那种低级的基础数据类型（short、int、long、char、float、double）。这也正体现了C++的多范式编程的特点：如何看待数据类型和类，取决于你采用面向对象的编程思想还是面向过程式的编程思想。

3. 目录

1. 面向对象编程(C++篇1)——引言
2. 面向对象编程(C++篇2)——构造

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